JP2019136734A

JP2019136734A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP2019136734A
Application number: JP2018021629A
Authority: JP
Inventors: 和浩中嶋; Kazuhiro Nakajima; 泰博浅井; Yasuhiro Asai; 恭生西川; Yasuo Nishikawa
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: JP6958405B2

Abstract

【課題】安全性を高めたレーザ加工装置を提供すること。【解決手段】レーザヘッド３は、光アイソレータ４が出射するレーザ光が入射する入射口と、レーザヘッド３および光アイソレータ４を接続した際に入射口の周囲を密閉するためのＯリング３５と、レーザヘッド３および光アイソレータ４の接続状態を検出する第１検出スイッチＳＷ１と、第２検出スイッチとを備える。そして、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチの少なくとも一方がレーザヘッド３および光アイソレータ４の接続不良を検出した場合に、レーザモジュールによるレーザ光の出射を停止させる。【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ光源と、このレーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する伝送部材と、レーザ光源から伝送部材を介して伝送されるレーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部とを備えたレーザ加工装置であって、伝送部材がヘッド部に着脱可能に接続されたレーザ加工装置に関する。

従来のレーザ加工装置は、電源およびレーザ光源などを有する装置本体とヘッド部とが一体に構成されていたため、装置が大型化し、設置場所や使用環境の制約を受けていた。
そこで、本願発明者は、装置本体とヘッド部とを別体とし、装置本体とヘッド部とを光ファイバーケーブル（伝送部材）によって接続する構成を考えた。この構成を実施すれば、ヘッド部を装置本体から離れた場所に設置することができるため、設置場所や使用環境の制約を受け難い。

特開２０１２-７６１０３号公報

本願発明者は、その後の研究において、光ファイバーケーブルをヘッド部に着脱可能に接続することにより、光ファイバーケーブルの交換および取り回しなどを容易にする構成を考えた。
しかし、レーザ光源がレーザ光を出射しているときに、誤ってヘッド部から光ファイバーケーブルが外れると、レーザ光が、予期しない所に照射されてしまう虞がある。
このように、レーザ光の光路が途中で分断されるような構造を有するレーザ加工装置では、不測の事態が発生した場合に、レーザ光源からレーザ光が出射されないような構成にしておく必要がある。そのような構成を有するレーザ加工装置の一例として、特許文献１に記載のレーザ加工装置が知られている。このレーザ加工装置は、レーザ出射ユニットに対してレーザ照射ユニットが着脱可能に構成されている。また、レーザ照射ユニットが接続されていないことを検出する近接センサがレーザ照射ユニットに設けられており、その近接センサからの検出信号に基づいて、制御部がレーザ出射ユニットからのレーザ光の出射を停止するように構成されている。
しかし、上述した従来のレーザ加工装置は、近接センサが故障した場合は、レーザ光の出射を停止することができないという虞がある。また、制御部がサージ電流などの外的要因や熱暴走などにより機能しなくなった場合でもレーザ光の出射を停止することができないという虞がある。

そこで、本発明は、上記の諸問題を解決するために創出されたものであって、安全性を高めた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、本発明のレーザ加工装置は、印字指令を出力する印字指令出力部と、印字指令出力部から出力された印字指令を入力することによりレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源の電源と、電源をレーザ光源へ供給する電源供給部と、一端がレーザ光源に接続されており、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する伝送部材と、伝送部材の他端が着脱可能に接続されており、レーザ光源から伝送部材を介して伝送されるレーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部と、伝送部材の他端とヘッド部とが接続不良である場合は、レーザ光源がレーザ光を出射しないようにする出射制御装置と、を備える。
さらに、本発明のレーザ加工装置は、ヘッド部に形成されており、伝送部材が出射するレーザ光が入射する開口部と、ヘッド部および伝送部材の相対向する部分の少なくとも一方に設けられており、ヘッド部および伝送部材を接続した際に開口部の周囲を密閉するためのシール部材と、を備える。出射制御装置は、ヘッド部または伝送部材に設けられており、ヘッド部および伝送部材の接続状態を検出する第１検出部と、ヘッド部または伝送部材に第１検出部とは異なる位置に設けられており、ヘッド部および伝送部材の接続状態を検出する第２検出部と、を備える。さらに、出射制御装置は、第１検出部および第２検出部の少なくとも一方がヘッド部および伝送部材の接続不良を検出した場合に、レーザ光源によるレーザ光の出射を停止させる。
本発明のレーザ加工装置は、上記の内容を特徴とする。

第１検出部が故障し、ヘッド部および伝送部材の接続状態を検出することができない場合であっても第２検出部がヘッド部および伝送部材の接続状態を検出することができる。そして、出射制御装置は、第１検出部および第２検出部の少なくとも一方がヘッド部および伝送部材の接続不良を検出した場合に、レーザ光源によるレーザ光の出射を停止させる。
つまり、第１検出部および第２検出部の一方がヘッド部および伝送部材の接続状態を検出することができない場合であっても、レーザ光源によるレーザ光の出射を停止することができる。
さらに、ヘッド部および伝送部材を接続した際に開口部の周囲を密閉するためのシール部材を備えるため、塵埃などの異物や水分が開口部に浸入しないようにすることができるので、ヘッド部の機能が低下したり、ヘッド部が動作不良になったりしないようにすることもできる。

本発明のレーザ加工装置を実施すれば、安全性を高めたレーザ加工装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の説明図である。図１に示すレーザ加工装置を構成するレーザヘッドの背面斜視図および光アイソレータの前面斜視図である。光アイソレータがレーザヘッドに接続されていない状態におけるレーザヘッドおよび光アイソレータの縦断面を一部省略して示す説明図である。光アイソレータがレーザヘッドに接続された状態におけるレーザヘッドおよび光アイソレータの縦断面を一部省略して示す説明図である。第１検出スイッチおよび光アイソレータの前部の縦断面を一部省略して示す拡大図であり、（ａ）は光アイソレータがレーザヘッドに接続されていない状態を示し、（ｂ）は光アイソレータがレーザヘッドに接続された状態を示す。電源を遮断するための主な電気的構成を示す説明図である。

［レーザ加工装置の構成］
本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、図１において、光アイソレータ４から見てレーザヘッド３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、本実施形態のレーザ加工装置１は、レーザコントローラ２と、レーザヘッド３と、光ファイバーケーブルＦと、光アイソレータ４とを備える。レーザコントローラ２の筐体１０には、レーザモジュール２０（図６）が出し入れ可能に収容されている。光ファイバーケーブルＦの一端にはレーザモジュール２０が接続されており、他端には光アイソレータ４が接続されている。光ファイバーケーブルＦは、背面パネル１６に設けられた排気口カバー１７から筐体１０の内部に挿通されており、その挿通部分は固定部材６によって排気口カバー１７の周縁に固定されている。光ファイバーケーブルＦは、レーザモジュール２０から出射されたレーザ光をレーザヘッド３に伝送する。レーザヘッド３は、レーザモジュール２０から光ファイバーケーブルＦを介して伝送されるレーザ光を加工対象物上に走査し、加工対象物を加工する。たとえば、レーザヘッド３は、加工対象物に印字を行う。本実施形態では、光ファイバーケーブルＦは、レーザコントローラ２およびレーザヘッド３の配置箇所の自由度を大きくするため、数ｍ（たとえば、２ｍ）の長さを有する。レーザモジュール２０が本発明のレーザ光源の一例であり、光ファイバーケーブルＦおよび光アイソレータ４が本発明の伝送部材の一例である。

光アイソレータ４は、レーザモジュール２０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モジュール２０に戻らないようにするためのものである。光アイソレータ４は、光アイソレータ本体４１（図３）と、その光アイソレータ本体４１の周囲を覆うカバー４２（図１）とを備える。カバー４２の前端には、光アイソレータ４をレーザヘッド３の背面パネル３２に固定するための固定板４３が設けられている。固定板４３の四隅にはボルトＢが挿通されており、光アイソレータ４は、各ボルトＢをレーザヘッド３の背面パネル３２に締結することにより、レーザヘッド３の背面に固定されている。この実施形態では、固定板４３は板状に形成されており、前面から見て略矩形に形成されている。

レーザコントローラ２およびレーザヘッド３は、信号ケーブルＳによって電気的に接続されており、レーザコントローラ２には、信号ケーブルＳを介してレーザヘッド３を制御するＣＰＵ６１（図６）、レーザモジュール２０に電源を供給する電源２３（図６）などが設けられている。レーザコントローラ２の背面パネル１６には、信号ケーブルＳを接続するためのケーブルコネクタ２８が設けられており、レーザヘッド３の背面パネル３２には、信号ケーブルＳを接続するためのケーブルコネクタ３３が設けられている。レーザコントローラ２は、レーザコントローラ２を制御するＰＣ（図示省略）と電気的に接続されている。レーザヘッド３には、レーザ光を加工対象物上に走査するガルバノスキャナ（図示省略）が設けられており、そのガルバノスキャナにより走査されたレーザ光は、レーザヘッド３の下面に設けられたｆθレンズ３１によって加工対象物上に集光される。レーザヘッド３の背面パネル３２には、レーザヘッド３を持ち上げる際に利用する取っ手３４が取付けられている。レーザヘッド３が本発明のヘッド部の一例である。

［レーザヘッドおよび光アイソレータの接続構造］
図２に示すように、レーザヘッド３の背面パネル３２には、第１孔３７および第２孔３８が相互に異なる位置にて開口形成されている。第１孔３７および第２孔３８は、背面パネル３２のパネル面から前方に向けて所定の深さにそれぞれ形成されている。第１孔３７の内方（第１孔３７の開口面から奥まった位置）には、レーザヘッド３および光アイソレータ４の接続状態を検出する第１検出スイッチＳＷ１（図３ないし図６）が配置されている。第２孔３８の内方（第２孔３８の開口面から奥まった位置）には、レーザヘッド３および光アイソレータ４の接続状態を検出する第２検出スイッチＳＷ２（図６）が配置されている。図５に示すように、第１検出スイッチＳＷ１は、背面パネル３２の裏側に設けられている。第１検出スイッチＳＷ１は、可動接片５１と、接点５２と、端子５３とを備えたプッシュオン式のスイッチであり、可動接片５１の先端が第１孔３７の内部に突出している。図示しないが、第２検出スイッチＳＷ２は第１検出スイッチＳＷ１と同じ構造である。
このように、第１検出スイッチＳＷ１は第１孔３７の内方に、第２検出スイッチＳＷ２は第２孔３８の内方にそれぞれ設けられているため、第１検出スイッチＳＷ１または第２検出スイッチＳＷ２が何かに衝突して破損するおそれがない。しかも、第１孔３７および第２孔３８の内部に塵埃などの異物が浸入し難いため、可動接片５１と背面パネル３２との間に塵埃などの異物を噛み込んだりして第１検出スイッチＳＷ１または第２検出スイッチＳＷ２が誤動作するおそれもない。この実施形態では、第１孔３７および第２孔３８は、それぞれ縦断面が円形に形成されている。第１検出スイッチＳＷ１が本発明の第１検出部の一例であり、第２検出スイッチＳＷ２が本発明の第２検出部の一例である。

光アイソレータ４の固定板４３の前面のうち、第１孔３７と前後方向に相対向する箇所からは、第１孔３７に挿入可能な第１突出部４７が前方に突出しており、第２孔３８と前後方向に相対向する箇所からは、第２孔３８に挿入可能な第２突出部４８が前方に突出している。この実施形態では、第１突出部４７および第２突出部４８は、それぞれ縦断面が円形の棒状（ピン状）に形成されている。
図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、固定板４３をレーザヘッド３の背面パネル３２に接続すると、第１突出部４７が第１孔３７に挿入され、その挿入された第１突出部４７によって可動接片５１が押圧されて接点５２に接触し、第１検出スイッチＳＷ１がオンする。また、第２突出部４８が第２孔３８に挿入され、第２検出スイッチＳＷ２がオンする。この実施形態では、光アイソレータ４が確実にレーザヘッド３の背面パネル３２に固定された状態になると、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２がオンするように構成されている。換言すると、光アイソレータ４の固定板４３の前面がレーザヘッド３の背面パネル３２から浮いているような不完全な接続状態では、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２がオンしない構成になっている。

第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２がそれぞれオンした状態は、光アイソレータ４およびレーザヘッドが接続された状態を表す。これとは逆に、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２の両方がオンしていない状態は、光アイソレータ４およびレーザヘッド３が非接続状態であることを表す。また、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２の一方がオンしていない状態は、光アイソレータ４およびレーザヘッド３が不完全な接続状態であることを表す。
本実施形態のレーザ加工装置１は、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２により、光アイソレータ４およびレーザヘッドの非接続状態または不完全な接続状態など、接続不良が検出された場合は、レーザモジュール２０からのレーザ光の出射を停止する。接続不良を検出したときにレーザ光の出射を停止するための電気的構成については後述する。

背面パネル３２には、光アイソレータ４から出射されたレーザ光を入射する入射口３６が開口形成されている。第１孔３７および第２孔３８は、入射口３６を挟んで左右方向に配置されている。入射口３６の周囲であって第１孔３７および第２孔３８の外側には、Ｏリング３５が取付けられている。この実施形態では、Ｏリング３５は楕円形に形成されており、背面パネル３２に形成されたリング状の溝３５ａ（図５）に嵌合されている。また、第１孔３７の内方に設けられた第１検出スイッチＳＷ１と、第２孔３８の内方に設けられた第２検出スイッチＳＷ２は、Ｏリング３５の内側であって入射口３６を挟んで相対向する位置であり、かつ、入射口３６よりもＯリング３５寄りの位置にそれぞれ配置されている。
ところで、レーザヘッド３に接続された光アイソレータ４の固定板４３のうち、左右両端の一方が浮いており、その浮いた部分に隙間が形成されているような場合、接続部分の中心よりも、浮いている端部に近いほど隙間が大きくなる。そこで、本実施形態のレーザ加工装置１では、そのような状態を検出するため、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２をＯリング３５の内側において可能な限り相互に離れた箇所に設けている。これにより、浮いている端部に近いほうの検出スイッチがオフ動作し易くなるため、上記の隙間が形成されるような接続不良状態を検出し易くなる。固定板４３の左右両端の一方が浮く原因としては、ボルトＢの締め忘れ、締め方が緩いなどが考えられる。
また、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２をＯリング３５の内側において可能な限り相互に離れた箇所に設けることにより、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が何かに衝突したなど、同じ原因によって同時に壊れ難くすることができる。Ｏリング３５が本発明のシール部材の一例である。

また、Ｏリング３５の周面は、光アイソレータ４をレーザヘッド３の背面に固定したときに、固定板４３の前面と密着する。これにより、装置外部から水分が第１孔３７および第２孔３８に浸入しないようにすることができるため、可動接片５１や接点５２が錆びて破損しやすくなったり、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が故障したりするおそれがない。さらに、塵埃などの異物が第１孔３７および第２孔３８に確実に浸入しないようにすることができるため、可動接片５１と背面パネル３２との間に塵埃などを噛み込んだりして、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が誤動作するおそれもない。
さらに、塵埃などの異物や水分が入射口３６に浸入しないようにすることができるため、レーザヘッド３の機能が低下したり、レーザヘッド３が動作不良になったりしないようにすることもできる。また、光アイソレータ４をレーザヘッド３に接続すると、光アイソレータ４の出射口４４の周囲にもＯリング３５が密着する。これにより、塵埃などの異物や水分が出射口４４から浸入しないようにすることができるため、光アイソレータ４の機能が低下しないようにすることもできる。

Ｏリング３５の外側であって第１孔３７および第２孔３８の各近傍には、位置決め用の位置決めピン３９，３９が背面パネル３２から後方へ突出している。また、光アイソレータ４の固定板４３の前面のうち、各位置決めピン３９と対向する箇所には、各位置決めピン３９を挿入可能な位置決め用の位置決め孔４６，４６が開口形成されている。また、レーザヘッド３の背面パネル３２には、光アイソレータ４の固定板４３に挿通された各ボルトＢを締結するためのボルト孔Ｂ１が形成されている。固定板４３には、固定板４３をカバー４２に固定するためのネジを挿通するための挿通孔４５が形成されている。

［電源を遮断するための主な電気的構成］
図６に示すように、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が電気的に接続された接続状態検出部２２が設けられている。接続状態検出部２２は、レーザヘッド３に設けられている。レーザコントローラ２には、レーザモジュール２０と、電源２３と、制御部６０と、電源遮断制御部８０と、安全基板７０と、非常停止スイッチ７１と、インターロックスイッチ７２と、電源スイッチ７３と、電源遮断信号出力部２１と、検出回路Ｅ１，Ｅ２とが設けられている。
電源遮断制御部８０は、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１と、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ２と、電磁リレーＲＳ１とを備える。電磁リレーＲＳ１は、コイルと、このコイルを保護するためのフライホイールダイオードと、固定接点と、コイルの励磁により動作する可動接点とを有する機械式スイッチ（メカニカルスイッチ）である。電磁リレーＲＳ１には直流５．０Ｖの動作電源が供給されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは電磁リレーＲＳ１のコイルの出力と電気的に接続されている。第１検出スイッチＳＷ１は、プルアップ抵抗Ｒ１を介して直流３．３Ｖの電源が供給されている。第１検出スイッチＳＷ１は、電源遮断制御部８０のトランジスタＴｒ１のベースと電気的に接続されている。電磁リレーＲＳ１が本発明の開閉器の一例である。

制御部６０は、ＣＰＵ６１と、ＦＰＧＡ６２と、プルアップ抵抗Ｒ３とを備える。ＣＰＵ６１は、レーザコントローラ２、レーザヘッド３およびトランジスタＴｒ２を制御する。第２検出スイッチＳＷ２の一端は、プルダウン抵抗Ｒ２を介して接地されており、他端はトランジスタＴｒ２のベースに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ２のコレクタは、ＦＰＧＡ（field-programmable gate arrayの略：ＦＰＧＡは登録商標）６２の出力と電気的に接続されている。ＦＰＧＡ６２は、外部からユーザによってプログラミング可能な論理回路である。トランジスタＴｒ２のコレクタには、プルアップ抵抗Ｒ３を介して直流３．３Ｖの電源が供給されている。上述したように、第１検出スイッチＳＷ１は、直流３．３Ｖの電源に接続されており、第２検出スイッチＳＷ２は、接地されている。つまり、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２は、それぞれ異なる電源系統に接続されている。制御部６０が本発明の印字指令出力部の一例である。
安全基板７０には電磁リレーＲＳ２が搭載されている。電磁リレーＲＳ２は、コイルと、固定接点と、コイルの励磁により動作する可動接点とを有する機械式スイッチ（メカニカルスイッチ）である。電磁リレーＲＳ２は、電源２３と電源遮断信号出力部２１との間に電気的に接続されている。電源遮断信号出力部２１には、非常停止スイッチ７１と、インターロックスイッチ７２と、電源スイッチ７３とが電気的に接続されている。インターロックスイッチ７２は、エンクロージャ内でレーザ加工を行う場合に、エンクロージャに設けられた扉の開閉を検知するスイッチであり、扉の開放を検知したときに電源２３のレーザモジュール２０への電源供給を停止させるスイッチである。

電源遮断信号出力部２１と、非常停止スイッチ７１と、インターロックスイッチ７２と、電源スイッチ７３と、電磁リレーＲＳ１とは直列に接続されており、これらにより、第１検出スイッチＳＷ１、非常停止スイッチ７１、インターロックスイッチ７２および電源スイッチ７３のいずれかの動作を監視する閉ループの監視回路が構成されている。電源スイッチ７３は、検出回路Ｅ１，Ｅ２によって電磁リレーＲＳ１と電気的に接続されており、電磁リレーＲＳ１は、電源遮断信号出力部２１と電気的に接続されている。つまり、電磁リレーＲＳ１は、電源スイッチ７３のオンおよびオフを検出する検出回路Ｅ１，Ｅ２に直列に接続されている。
電源遮断信号出力部２１、安全基板７０、非常停止スイッチ７１、インターロックスイッチ７２および電源スイッチ７３が、本発明の電源供給部の一例である。また、第１検出スイッチＳＷ１、第２検出スイッチＳＷ２および電磁リレーＲＳ１が、本発明の出射制御装置の一例である。また、電磁リレーＲＳ２が本発明の遮断部の一例である。

［電気的構成の動作］
レーザ加工装置１が駆動しており、レーザモジュール２０がレーザ光を出射しているときに、光アイソレータ４がレーザヘッド３から外されると、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２がそれぞれオフする。この第１検出スイッチＳＷ１のオフにより、トランジスタＴｒ１がオフし、電磁リレーＲＳ１がオフするため、検出回路Ｅ１，Ｅ２が非導通状態になる。つまり、電源スイッチ７３がオフしたときと同じ状態になる。検出回路Ｅ１，Ｅ２の非導通状態は、電源遮断信号出力部２１によって検出され、電源遮断信号出力部２１が電源遮断信号を電磁リレーＲＳ２に出力し、電磁リレーＲＳ２が開放動作する。これにより、電源２３からのレーザモジュール２０への電源供給が遮断され、レーザモジュール２０がレーザ光の出射を停止する。電磁リレーＲＳ１は、非通電状態になると自ずと接点を開放する機械式スイッチ（メカニカルスイッチ）であるため、短時間かつ確実に動作する。このため、電源２３からのレーザモジュール２０への電源供給を確実に遮断することができるため、レーザモジュール２０がレーザ光の出射を確実に停止することができる。
なお、非常停止スイッチ７１が操作された場合、または、電源スイッチ７３がオフになった場合、あるいは、インターロックスイッチ７２が作動した場合も同様に検出回路Ｅ１，Ｅ２が非導通状態になり、電磁リレーＲＳ２が開放動作し、レーザモジュール２０がレーザ光の出射を停止する。

また、第２検出スイッチＳＷ２がオフすると、トランジスタＴｒ２がオフし、このトランジスタＴｒ２のオフがＦＰＧＡ６２によって検出される。そして、ＦＰＧＡ６２は、トランジスタＴｒ２がオフしたこと、つまり第２検出スイッチＳＷ２がオフしたことを知らせるための割込要求（ｉｒｑ）をＣＰＵ６１に行う。この割込要求を受けたＣＰＵ６１は、第２検出スイッチＳＷ２がオフになったと判断し、レーザモジュール２０へ出力している印字指令を停止させるための信号をＦＰＧＡ６２へ出力する。これにより、ＦＰＧＡ６２は、レーザモジュール２０への印字指令の出力を停止し、レーザモジュール２０がレーザ光の出射を停止する。
上述したように、レーザ加工装置１が駆動しており、レーザモジュール２０がレーザ光を出射しているときに、光アイソレータ４がレーザヘッド３から外されると、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２がそれぞれオフする。そして、電磁リレーＲＳ１が開放動作して電源２３からレーザモジュール２０への電源供給が遮断され、あるいは、ＦＰＧＡ６２からレーザモジュール２０への印字指令が停止される。換言すると、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が共にオンしており、かつ、電磁リレーＲＳ１が閉状態の場合に、電源２３からレーザモジュール２０へ電源が供給され、レーザモジュール２０がレーザ光を出射可能な状態になる。

つまり、電源２３からレーザモジュール２０への電源供給の遮断およびＦＰＧＡ６２からレーザモジュール２０への印字指令の停止のどちらかが実行される。換言すると、電磁リレーＲＳ１の開放動作により電源供給を遮断してレーザ光の出射を停止するというハード的な制御およびＣＰＵ６１の判断によりレーザ光の出射を停止するというソフト的な制御のどちらかを実行することができる。
したがって、電磁リレーＲＳ１が何らかの原因で動作しなかった場合であっても、ＣＰＵ６１の制御によってレーザ光の出射を停止することができる。また、ＣＰＵ６１がサージ電流や熱暴走などの外的要因により機能しなくなった場合であっても、電磁リレーＲＳ１の開放動作によりレーザ光の出射を停止することができる。

［実施形態の効果］
（１）上述したレーザ加工装置１を実施すれば、光アイソレータ４がレーザヘッド３から外されたときに第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２の一方が何らかの原因により動作しなかった場合であっても、他方のスイッチが動作するため、レーザ光の出射を確実に停止させることができる。
しかも、何らかの原因により電磁リレーＲＳ１およびＣＰＵ６１の一方が動作しない場合であっても、他方が動作するため、レーザ光の出射を確実に停止させることができる。
したがって、上述したレーザ加工装置１を実施すれば、安全性を高めたレーザ加工装置を提供することができる。
（２）さらに、レーザヘッド３の背面パネル３２のうち、レーザ光の入射口３６の周囲には、光アイソレータ４を接続した際に入射口３６の周囲を密閉するためのＯリング３５が設けられている。
したがって、塵埃などの異物や水分が入射口３６に浸入しないようにすることができるため、レーザヘッド３の機能が低下したり、レーザヘッド３が動作不良になったりしないようにすることもできる。

（３）さらに、第１孔３７および第２孔３８は、Ｏリング３５の内側に配置されている。
したがって、レーザ加工装置１を実施すれば、装置外部から水分が第１孔３７および第２孔３８に浸入しないようにすることができるため、可動接片５１や接点５２が錆びて破損しやすくなったり、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が故障したりするおそれがない。
（４）さらに、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２は、Ｏリング３５の内側であって入射口３６を挟んで相対向する位置であり、かつ、入射口３６よりもＯリング３５寄りの位置にそれぞれ配置されている。
したがって、レーザ加工装置１を実施すれば、レーザヘッド３に対する光アイソレータ４の接続不良を検出し易くなる。たとえば、光アイソレータ４の固定板４３のうち、左右両端の一方が浮いており、光アイソレータ４がレーザヘッド３に完全に固定されていないような状態を検出することができる。
さらに、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２をＯリング３５の内側において可能な限り相互に離れた箇所に設けることにより、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２が何かに衝突したなど、同じ原因によって同時に壊れ難くすることができる。
（５）さらに、レーザヘッド３の背面パネル３２には第１孔３７および第２孔３８がそれぞれ開口形成されており、第１検出スイッチＳＷ１が第１孔３７の内方に、第２検出スイッチＳＷ２が第２孔３８の内方にそれぞれ配置されている。
したがって、レーザ加工装置１を実施すれば、第１検出スイッチＳＷ１または第２検出スイッチＳＷ２が何かに衝突して破損するおそれがない。しかも、第１孔３７および第２孔３８の内部に塵埃などの異物が浸入し難いため、可動接片５１と背面パネル３２との間に塵埃などの異物を噛み込んだりして第１検出スイッチＳＷ１または第２検出スイッチＳＷ２が誤動作するおそれもない。

（６）さらに、レーザ加工装置１では、電磁リレーＲＳ１を、電源スイッチ７３と電源遮断信号出力部２１とが電気的に接続された検出回路Ｅ１，Ｅ２に電気的に接続することにより動作させる。
したがって、レーザ加工装置１を実施すれば、電源スイッチ７３と電源遮断信号出力部２１とが電気的に接続された回路の一部を利用して電磁リレーＲＳ１を配置することができるため、電磁リレーＲＳ１を配置するための新たな回路を新設する必要がないので、回路構成を簡素化することができる。
（７）さらに、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２は、それぞれ異なる電源系統に電気的に接続されている。
したがって、レーザ加工装置１を実施すれば、一方の電源系統に異常が発生し、第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２の一方による検出ができなくなった場合であっても他方の電源系統に接続された他方の検出スイッチにより検出をすることができるため、レーザ光の出射を確実に停止させることができる。

〈他の実施形態〉
（１）電源遮断信号出力部２１（図６）が出力した電源遮断信号を入力したときに、レーザモジュール２０が出射するレーザ光の光路を遮断する光路遮断装置を設けることもできる。たとえば、上記光路遮断装置は、光路を遮断するシャッターと、このシャッターを回動させるアクチュエータとを備える。シャッターは、アクチュエータの回動軸に回動可能に取付けられており、電源２３（図６）からアクチュエータに電源が供給されていないときは、光路を遮断する姿勢に変化している。また、アクチュエータに電源が供給されているときは、アクチュエータの回動軸の回動により、光路を遮断する姿勢と、光路を遮断しない姿勢とに変化する。たとえば、レーザヘッド３が、入射口３６から入射されたレーザ光を反射する反射ミラーと、この反射ミラーが反射したレーザ光を反射するハーフミラーと、このハーフミラーにより反射されたレーザ光を反射させつつ加工対象物上に走査するガルバノスキャナとを備える場合に、シャッターを入射口３６と反射ミラーとの間に配置する。また、電源遮断信号を入力したときに開放動作するスイッチと、アクチュエータに駆動電源を供給する駆動電源部と、この駆動電源部に駆動電源を供給する電源２３とを電気的に接続する。そして、上記スイッチが開放動作したときにアクチュエータへの駆動電源の供給を停止し、シャッターの姿勢を光路を遮断する姿勢に変化させる。

なお、アクチュエータとしては、ステッピングモータやロータリーソレノイドなどを用いることができる。
上記の光路遮断装置を設けたレーザ加工装置を実施すれば、電源遮断信号によって電源２３からレーザモジュール２０への電源供給が停止されなかった場合、あるいは、ＦＰＧＡ６２からレーザモジュール２０への印字指令が停止されなかった場合であっても、シャッターによってレーザ光の光路を遮ることができる。
したがって、上記レーザ加工装置を実施すれば、安全性を高めたレーザ加工装置を提供することができる。

（２）第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２として、レーザヘッド３および光アイソレータ４の接続状態に応じて信号レベルが変化する検出信号を出力するセンサを用いることもできる。そして、電源遮断制御部８０には、上記検出信号の信号レベルが所定のレベルに達したときに電磁リレーＲＳ１が開放動作する作動回路を設け、制御部６０は、上記検出信号の信号レベルが所定の信号レベルに達したときにレーザモジュール２０への印字指令の出力を停止するように構成する。
たとえば、上記センサとして、反射型の光センサを用いることができる。たとえば、第１孔３７および第２孔３８の内方に、発光素子および受光素子がそれぞれ開口部を向くように光センサをそれぞれ配置し、光アイソレータ４の固定板４３の前面のうち、第１孔３７および第２孔３８と対向する箇所に反射部をそれぞれ設ける。そして、発光素子と反射部との距離、つまり、光アイソレータ４の固定板とレーザヘッド３の背面パネル３２との距離に応じて、受光素子が受光する光量が変化するように構成する。そして、各受光素子がそれぞれ受光した光量、つまり、各光センサの出力電圧がそれぞれ所定電圧以下になったときに、光アイソレータ４がレーザヘッド３から外された、あるいは、外れかかっていると判断し、電磁リレーＲＳ１を開放動作させ、レーザモジュール２０への印字指令を停止させる。

また、上記センサとして、アナログ出力タイプの磁気センサを用いることもできる。たとえば、磁気センサとして、磁気抵抗センサ、ホールセンサ（ホール素子）などを用いることができる。たとえば、第１孔３７および第２孔３８の内方に磁気検出部をそれぞれ設け、第１突出部４７および第２突出部４８をそれぞれ磁石により構成する。そして、磁気検出部と磁石との距離、つまり、つまり、光アイソレータ４の固定板とレーザヘッド３の背面パネル３２との距離に応じて、磁気検出部が検出する磁気の強度が変化するように構成する。そして、各磁気検出部がそれぞれ検出した磁気の強度、つまり、各磁気センサの出力電圧がそれぞれ所定電圧以下になったときに、光アイソレータ４がレーザヘッド３から外された、あるいは、外れかかっていると判断し、電磁リレーＲＳ１を開放動作させ、レーザモジュール２０への印字指令を停止させる。
上記の各センサを設けたレーザ加工装置を実施すれば、光アイソレータ４がレーザヘッド３から外れかかっているような接続不良状態を検出し、レーザモジュール２０がレーザ光の出射を停止するように制御することができる。
また、上記所定の信号レベル（所定の電圧）、つまり、閾値は、レーザ加工装置１を製造するときに設定しておくこともできるし、製造後にユーザが設定および変更できるように構成することもできる。

（３）第１検出スイッチＳＷ１および第２検出スイッチＳＷ２として、出力信号レベルが、ハイレベルまたはローレベルに変化する光センサまたは磁気センサなどを用いることもできる。
（４）第１孔３７および第２孔３８を、Ｏリング３５の内側であって、入射口３６を中心にして上下に相対向する位置に開口形成し、第１突出部４７および第２突出部４８を第１孔３７および第２孔３８と対向する位置に配置することもできる。この構成を備えたレーザ加工装置を実施すれば、光アイソレータ４の固定板４３の上下端の一方が外れかかっているような場合にレーザ光の出射を停止することができる。
また、第１孔３７および第２孔３８は、Ｏリング３５の内側であって、入射口３６を中心にして対角線上に相対向する位置に開口形成し、第１突出部４７および第２突出部４８を第１孔３７および第２孔３８と対向する位置に配置することもできる。
さらに、３個以上の孔と、各孔に対向する３個以上の突出部とを設けることにより、安全対策を強化することもできる。

（５）第１孔３７および第２孔３８を光アイソレータ４の固定板４３の前面にそれぞれ開口形成し、レーザヘッド３の背面パネル３２に第１突出部４７および第２突出部４８をそれぞれ突出形成することもできる。
（６）弾性材料により形成されており、シート状のシール部材をＯリング３５に代えて用いることもできる。また、背面パネル３２のうち、Ｏリング３５が配置されるべき領域に、弾性材料を層状に塗布または接着し、その弾性材料からなる弾性層をＯリング３５に代えることもできる。
（７）図６に示した電気的構成において、非常停止スイッチ７１、インターロックスイッチ７２および電源スイッチ７３の接続順序を変更することができる。非常停止スイッチ７１が図６に示す電源スイッチ７３の接続位置に接続されている場合は、非常停止スイッチ７１と電源遮断信号出力部２１とを電気的接続する検出回路Ｅ１，Ｅ２に電磁リレーＲＳ１を電気的接続することもできる。また、インターロックスイッチ７２が図６に示す電源スイッチ７３の接続位置に接続されている場合は、インターロックスイッチ７２と電源遮断信号出力部２１とを電気的接続する検出回路Ｅ１，Ｅ２に電磁リレーＲＳ１を電気的接続することもできる。

（８）ＣＰＵ６１の判断によりレーザ光の出射を停止するというソフト的な制御を用いないで、総てハード的な制御により、電源供給を遮断するように構成することもできる。たとえば、第２検出スイッチＳＷ２がオフになったときに開放動作する電磁リレーなどの開閉器を電磁リレーＲＳ１と直列に接続する。この構成を実施すれば、レーザヘッド３から光アイソレータ４を外したときに、一方の開閉器が何らかの原因により動作しなかった場合であっても、他方の開閉器が動作することにより、電源２３からレーザモジュール２０への電源供給を遮断することができる。

（９）電磁リレーＲＳ１の開放動作により電源供給を遮断してレーザ光の出射を停止するというハード的な制御を用いないで、総てソフト的な制御により、レーザ光の出射を停止するように構成することもできる。たとえば、第１検出スイッチＳＷ１がオフになったことを判断するＣＰＵなどの第１判断部と、第２検出スイッチＳＷ２がオフになったことを判断するＣＰＵなどの第２判断部とを設ける。そして、第１判断部および第２判断部の少なくとも一方の判断結果が、レーザヘッド３から光アイソレータ４が外されたという判断結果であった場合に、レーザモジュール２０への印字指令の出力を停止するように構成する。たとえば、第１判断部および第２判断部の出力とＡＮＤ回路の入力とを電気的に接続する。また、第１判断部および第２判断部は、レーザヘッド３から光アイソレータ４が外されていないときに「１」をそれぞれ出力し、レーザヘッド３から光アイソレータ４が外されたときに「０」をそれぞれ出力するように構成する。そして、ＡＮＤ回路の出力が「０」のときは、レーザモジュール２０への印字指令の出力を停止するように構成する。この構成を実施すれば、レーザヘッド３から光アイソレータ４を外したときに、一方の判断部が何らかの原因により動作しなかった場合であっても、他方の判断部が動作することにより、レーザモジュール２０への印字指令の出力を停止することができる。

１レーザ加工装置
２レーザコントローラ
３レーザヘッド
４光アイソレータ
６固定部材
１０筐体
１７排気口カバー
２０レーザモジュール
２３電源
３５Ｏリング
３６入射口
３７第１孔
３８第２孔
３９位置決めピン
４１光アイソレータ本体
４２カバー
４４出射口
４６位置決め孔
４７第１突出部
４８第２突出部
Ｆ光ファイバーケーブル

Claims

印字指令を出力する印字指令出力部と、
前記印字指令出力部から出力された前記印字指令を入力することによりレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源の電源と、
前記電源を前記レーザ光源へ供給する電源供給部と、
一端が前記レーザ光源に接続されており、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を伝送する伝送部材と、
前記伝送部材の他端が着脱可能に接続されており、前記レーザ光源から前記伝送部材を介して伝送される前記レーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部と、
前記伝送部材の他端と前記ヘッド部とが接続不良である場合は、前記レーザ光源が前記レーザ光を出射しないようにする出射制御装置と、を備えたレーザ加工装置であって、
前記ヘッド部に形成されており、前記伝送部材が出射するレーザ光が入射する開口部と、
前記ヘッド部および前記伝送部材の相対向する部分の少なくとも一方に設けられており、前記ヘッド部および前記伝送部材を接続した際に前記開口部の周囲を密閉するためのシール部材と、を備えており、
前記出射制御装置は、
前記ヘッド部または前記伝送部材に設けられており、前記ヘッド部および前記伝送部材の接続状態を検出する第１検出部と、
前記ヘッド部または前記伝送部材に前記第１検出部とは異なる位置に設けられており、前記ヘッド部および前記伝送部材の接続状態を検出する第２検出部と、を備えており、
さらに、前記出射制御装置は、前記第１検出部および前記第２検出部の少なくとも一方が前記ヘッド部および前記伝送部材の接続不良を検出した場合に、前記レーザ光源による前記レーザ光の出射を停止させることを特徴とするレーザ加工装置。
前記第１検出部および前記第２検出部は、前記ヘッド部および前記伝送部材を接続した際に前記シール部材の内側であって前記開口部を挟んで相対向する位置であり、かつ、前記開口部よりも前記シール部材寄りの位置にそれぞれ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。
前記ヘッド部および前記伝送部材の相対向する部分の一方には、第１孔および第２孔が設けられており、
前記相対向する部分の他方には、前記第１孔に挿入可能な第１突出部と、前記第２孔に挿入可能な第２突出部とが設けられており、
前記第１検出部は前記第１孔の内方に配置されており、
前記第２検出部は前記第２孔の内方に配置さ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。
前記出射制御装置は、
前記第１検出部および前記電源供給部と電気的に接続されており、開放動作することにより前記レーザ光源への前記電源の供給を遮断する開閉器を備えており、
さらに、前記出射制御装置は、前記第１検出部が前記ヘッド部および前記伝送部材の接続不良を検出した場合に前記開閉器を開放動作させ、あるいは、前記第２検出部が前記ヘッド部および前記伝送部材の接続不良を検出した場合に前記印字指令出力部に対して前記印字指令の出力を停止させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記電源供給部は、
電源スイッチと、
電源遮断信号を出力する電源遮断信号出力部と、
前記電源スイッチと前記電源遮断信号出力部とが電気的に接続された検出回路と、
前記電源遮断信号出力部が出力した前記電源遮断信号を入力したときに前記レーザ光源への前記電源の供給を遮断する遮断部と、を備えており、
前記開閉器は前記検出回路に電気的に接続されており、
前記検出回路は、前記電源スイッチがオフになったとき、または、前記開閉器が開放動作したときに非導通状態になり、
前記電源遮断信号出力部は、前記検出回路が非導通状態になったときに前記電源遮断信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
前記第１検出部および前記第２検出部は、
前記ヘッド部および前記伝送部材の接続状態に応じて信号レベルが変化する検出信号をそれぞれ出力し、
前記開閉器は、前記検出信号の信号レベルが所定のレベルに達したときに開放動作し、
前記印字指令出力部は、前記検出信号の信号レベルが所定のレベルに達したときに前記レーザ光源への前記印字指令の出力を停止することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のレーザ加工装置。
前記第１検出部および前記第２検出部は、それぞれ異なる電源系統に接続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。
前記第１検出部および前記第２検出部の少なくとも一方が、前記ヘッド部および前記伝送部材の接続不良を検出した場合に、前記レーザ光源が出射する前記レーザ光の光路を遮断する光路遮断装置を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。