JP4614443B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明はレーザ加工装置に関する。

例えば、レーザ光を発生するレーザ発振器を有するレーザ発生部と、このレーザ発生部が出射したレーザ光の光路方向を変更するガルバノミラー等を有する走査部とを備えたレーザ加工装置が知られている（特許文献１参照。）。この種のレーザ加工装置は、ガルバノミラー等が故障してレーザ光が走査部から装置外部に漏れることを防止するため、レーザ発生部及び走査部が金属製の外装カバーによって覆われている。
特開平１０−１１８７７８号公報

しかしながら、上記の金属製の外装カバーは、耐衝撃性を考慮すると、ある程度の肉厚のものが必要であるから、重くかつ高コストになるという問題があった。

また、外装カバーが金属製であるため、樹脂に比べて成形上の自由度が低く、変化に富んだデザイン性を持たせることが困難であった。

本発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、軽量化を図りながら高い安全性を確保すると共に、意匠的な自由度が高いレーザ加工装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器を有するレーザ発生部と、前記レーザ発生部が出射したレーザ光の光路方向を変更するガルバノスキャナを有する走査部と、前記走査部によって光路方向が変更されたレーザ光を被加工物に集光させる集光レンズとを備えたレーザ加工装置であって、前記走査部には、前記集光レンズに至るレーザ光の光路を包囲する金属製の内部カバーと、この内部カバーを覆う樹脂製の外装カバーとが設けられているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ガルバノスキャナは、ガルバノミラーをガルバノモータにより駆動するようになっていると共に、前記ガルバノモータが前記走査部の装置基盤に固定した金属製のモータマウントを介して支持され、前記モータマウントが前記内部カバーの一部を構成しているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記ガルバノモータを制御するための駆動回路基板が前記外装カバーの内側であって前記内部カバーの外側に配設されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、装置基盤に前記レーザ発生部を固定したレーザ発振ユニットと、このレーザ発振ユニットの装置基盤とは別体の装置基盤に前記走査部及び前記集光レンズを固定した走査ユニットとを備えると共に、前記レーザ発振ユニットと前記走査ユニットとを連結すると共に、前記走査ユニットを前記レーザ発生部が出射したレーザ光の光軸を中心として回動させて前記走査ユニットが出射するレーザ光の光路方向を変更可能な回動連結部を備えるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、装置基盤に前記レーザ発生部を固定したレーザ発振ユニットと、このレーザ発振ユニットの装置基盤とは別体の装置基盤に前記走査部及び前記集光レンズを固定した走査ユニットとを備えると共に、前記レーザ発振ユニットと前記走査ユニットとの間にはレーザ発生部が出射したレーザ光を前記走査ユニットに伝送する光ファイバが設けられているところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記レーザ発生部には、前記レーザ発振器を包囲する金属製の内部カバーと、この内部カバーを覆う樹脂製の外装カバーとが設けられているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器を有するレーザ発生部と、前記レーザ発生部が出射したレーザ光の光路方向を変更するガルバノスキャナを有する走査部と、前記走査部によって光路方向が変更されたレーザ光を被加工物に集光させる集光レンズとを備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ発生部、このレーザ発生部から前記走査部に至る前記レーザ光の光路、及び、前記走査部において前記ガルバノスキャナによって変更されて前記集光レンズに至るレーザ光の光路を、連続して一体に覆う金属製の内部カバーと、この内部カバーを覆う樹脂製の外装カバーとを有するところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項７において、前記外装カバーは、前記内部カバーを覆う単一形状とされているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
本発明によれば、金属製の内部カバーが走査部におけるレーザ光の光路を包囲することから、万一走査部のガルバノスキャナに異常が生じたとしても、レーザ光が金属製の内部カバーによって遮断されて走査部外部に漏れることがなく、安全性が高い。また、外装カバーに比べて小型の内部カバーを金属製としているから、外装カバーを金属製としていた従来のレーザ加工装置に比べて、走査部の軽量化を図ることができる。なお、外装カバーを樹脂製とすると耐衝撃性を考慮して厚肉にする必要があるものの、樹脂の比重は軽いから、軽量性と優れた耐衝撃性を両立させることができる。さらに、外装カバーが樹脂製であることから、金属製のカバーに比べて装飾性のあるデザインを外装カバーに施し易くすることができ、意匠的な自由度を走査部に持たせることができる。

＜請求項２の発明＞
本発明によれば、モータマウントが内部カバーの一部を構成していることから、この内部カバーを構成すべき部材の一部を省くことができる。

＜請求項３の発明＞
本発明によれば、ガルバノモータを制御するための駆動回路基板が外装カバーの内側であって内部カバーの外側に配設されていることから、万一ガルバノスキャナに異常が生じたとしても、レーザ光が内部カバーによって遮断されて駆動回路基板に照射されることがなく、この駆動回路基板が焼損することを防止することができる。

＜請求項４の発明＞
本発明では、レーザ発振ユニットと走査ユニットとを回動連結部により連結し、その回動連結部はレーザ発生部から出射されたレーザ光の光軸を中心として回動させる構成としているから、走査ユニットをレーザ発振ユニットに対して回動させることにより、光軸のずれを起こすことなく走査ユニットから出射されるレーザ光の方向を上記光軸まわりに旋回させることができる。このため、例えば被加工物の側面にレーザ光を照射する場合には、レーザー加工装置を被加工物の側方に設置し、集光レンズが被加工物に向かうように走査ユニットを回動させればよく、設置形態の自由度が高くなる。そして、このような走査ユニット回動型とした場合において、本発明では、金属製の外装カバーを有する従来の走査ユニットに比べて走査ユニットの軽量化を図ることができるから、作業者による走査ユニットの回動操作をより簡単に行うことができ、作業負担を軽減できる。

＜請求項５の発明＞
本発明によれば、レーザ発振ユニットと走査ユニットとの間にはレーザ発生部が出射したレーザ光を前記走査ユニットに伝送する光ファイバが設けられていることから、光ファイバを延長することができる範囲内で、走査ユニットを任意の位置に移動させることができる。また、レーザ発振ユニットと走査ユニットとの間に光ファイバが設けられたレーザ加工装置において、金属製の外装カバーを有する従来の走査ユニットに比べて走査ユニットの軽量化を図ることができ、作業者がこの走査ユニットを任意の位置に移動及び設置する負担を軽減することができる。

＜請求項６の発明＞
本発明によれば、金属製の内部カバーがレーザ発生部におけるレーザ発振器を包囲することから、万一レーザ発振器に異常が生じたとしても、レーザ光が金属製の内部カバーによって遮断されてレーザ発生部外部に漏れることがなく、安全性が高い。また、レーザ発生部においても、軽量化を図ることができると共に意匠的な自由度を高めることができる。

＜請求項７の発明＞
本発明によれば、金属製の内部カバーが、レーザ発生部、このレーザ発生部から走査部に至るレーザ光の光路、及び、前記走査部においてガルバノスキャナによって変更されて集光レンズに至るレーザ光の光路を、連続して一体に覆うことから、レーザ光が金属製の内部カバーによって遮断されて走査部外部及びレーザ発生部外部に漏れることがなく、より安全性が高い。

＜請求項８の発明＞
本発明によれば、外装カバーが、内部カバーを覆う単一形状とされていることから、連続性のあるデザインを前記外装カバーに施し易くすることができ、意匠的な自由度をより高めることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１のレーザ加工装置１を、図１ないし図６を参照しつつ説明する。本実施形態のレーザ加工装置１は、図１及び図２に図示するように、発振部１０とヘッド部２０とによって構成されている。この発振部１０はレーザ発生部、ヘッド部２０は走査部にそれぞれ相当する。このレーザ加工装置１は、図示するように、ヘッド部２０が先方、発振部１０が後方にそれぞれ位置する。

発振部１０のハウジング１１は、断面略矩形状の筒形状をなしており、アルミニウムによって形成（押出成形）された縦長のベース部１２と、後端側及びこの後端側から前端側に向かう側面が天板から垂下して板面を有するように形成された発振部保護カバー１３とによって構成されている。

ハウジング１１内部にはレーザ光を出射するレーザ光源１４が備えられている。このレーザ光源１４は、例えば、ＣＯ₂レーザ光源によって構成され、ベース部１２の前方側にベース部１２から立設された仕切部１３Ａを通過させて、ヘッド部２０に不可視光であるレーザ光を出射する。また、ベース部１２の上面には調整用ブロック１６が設けられており、この上にレーザ光源１４が載置されている。

仕切部１３Ａにはレーザ光を通過させる通過孔（例えばφ＝５ｍｍ、図示せず。）が設けられており、レーザ光源１４のハウジングの出射端面が、仕切部１３Ａに当接しており、レーザ光源１４からのレーザ光が通過孔を通過するように位置決めされている。

ヘッド部２０のハウジング２１は、断面略矩形状の筒形状をなしており、発振部１０のハウジング１１を構成するべース部１２と、前端側が下方に向けて傾斜した後に垂下した板面を有すると共にこの前端側と後端側とを繋ぐ側面が天板から垂下した板面を有するヘッド部保護カバー２３とによって構成されている。このヘッド部保護カバー部２３は、図３に図示するように、後端側が、前記発振部保護カバー１３と前記仕切部１３Ａの折曲部１３Ｂとの間に形成された空間に挿入され、前端側がベース部１２に当接されると共に、側面がねじによってベース部材１２に設けられた支持部材に固定されている。このヘッド部保護カバー２３は、厚み寸法が約３ｍｍの合成樹脂によって形成されている。なお、このヘッド部保護カバー２３は、本発明の外装カバーに相当する。

ハウジング２１内部にはガルバノミラー装置２４、ｆθレンズ２５等を備えており、前記仕切壁１３Ａに形成された貫通孔と連通した円形状のレーザ出射口２６を通って入射したレーザ光を、ガルバノミラー装置２４を介して向きを変更し、ｆθレンズ２５によって収束光とする。この収束光は、図１に図示するように、ワークＷの印字領域Ｗ１上に照射される。図中の符号Ｌは、ワークＷを搬送する搬送ラインである。なお、このガルバノミラー装置２４はガルバノスキャナ、ｆθレンズ２５は集光レンズにそれぞれ相当する。

レーザ光の照射位置は、ガルバノミラー装置２４に備えられているガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂの回動角によって決まり、所望の文字・記号・図形等のマーキング情報に基づいてこのガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂを回動動作させることにより、収束光を印字領域Ｗ１上で走査させてマーキング情報を印字する。

図３に図示するように、ハウジング部２１内部には、ビームエキスパンダ３０が備えられている。このビームエキスパンダ３０は、円筒状をなすハウジング内にコリメータレンズ３３と、発散レンズ３４とを備えている。このハウジングは、コリメータレンズ３３を収容する第１のレンズホルダ３１と、発散レンズ３４を収容する第２のレンズホルダ３２とによって構成されており、第２のレンズホルダ３２に第１のレンズホルダ３１が同軸状に嵌合されている。第２のレンスホルダ３２は、第１のレンズホルダ３１を嵌合した状態で、図示しない支持部材によって、前記レーザ出射口２６を通過するレーザ光の光軸とビームエキスパンダの中心軸とが一致するように配置される。

また、図示するように、シャッター４０が、ビームエキスパンダ３０とガルバノミラー装置２４との間に設けられている。このシャッター４０は、図１及び図３から理解できるように、操作レバー４１が連結されたシャフト４２の先端に固定されている。このシャッター４０は、操作レバー４１を回動操作することによってシャフト４２を回動させると、開閉される。図中のシャッター４０は、閉鎖状態であり、レーザ光を遮断している。

シャッター４０とガルバノミラー装置２４との間には、シャッター支持部材５０が板状のベース部材２９に立設されている。シャッター４０は一面に板状部材４５が固着され、この板状部材４５が、前記支持部材５０に固着された係止部材５１に係止される。シャッター４０は、板状部材４５が係止部材５１に係止されることにより、閉鎖状態となる。なお、操作レバー４１を回動操作してシャッター４０をレーザ光が遮断されない開放状態にさせると、レーザ光は、ガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂに誘導されてワークＷの印字領域Ｗ１上に照射される。

次に、ガルバノミラー装置２４の構成を、図３ないし図５を用いて説明する。ガルバノミラー装置２４は、一対のガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂと、それぞれのガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂを軸支して回転駆動させる一対の駆動モータＭ１，Ｍ２とを備えている。両駆動モータＭ１，Ｍ２は、同一形状をなしており、図４に一方の駆動モータＭ１を示したように、円筒形の本体部分からその中心軸に沿って一方へ同じく円筒形の細径部６０が突出されている。細径部６０からは、さらにその中心軸に沿って回転軸が突設され、その先端部にガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂが取りつけられている。

ガルバノミラー２４Ａ及び駆動モータＭ１は、後述するモータマウント７０によって、ガルバノミラー２４Ａ側を下に向けて回転軸を垂直方向から所定の角度だけ傾けた姿勢で支持固定される。もう一方のガルバノミラー２４Ｂ及び駆動モータＭ２は、モータマウント８０によって回転軸を水平にした姿勢で支持固定される。

モータマウント７０，８０は、共に金属部材によって形成され、図５に示すように、所定の厚さ寸法を有している。モータマウント７０は、図示するように、水平姿勢から所定の角度だけ傾けた姿勢をなしており、一端部７１Ａが、その端面をシャッター支持部材５０の一面に突き合わせた状態で、その一面の裏側から一対のねじ７２を締め付けることでシャッター支持部材５０に固定されている。また、この一端部７１Ａとは反対側の他端部７１Ｂは、以下に述べるモータマウント８０の上面にねじ７３によって固定されている。

また、モータマウント７０には、一端部７１Ａと他端部７１Ｂとの間に挟まれた位置に、厚み方向に開口する保持孔７４が設けられており、ここには駆動モータＭ１の細径部６０を差し込み可能となっている。このモータマウント７０には、図示するように、保持孔７４とこのマウント７０の端縁部と間に、モータ保持用ねじ孔７５が貫設されている。駆動モータＭ１は、ねじをモータマウント７０の下側より上側へ向けてＹ方向から所定の角度だけ傾けた方向に締め付けてモータ保持用ねじ孔７５及びモータ本体穿孔部７７（図４参照。）を螺合させることにより、このマウント７０に保持される。

一方、モータマウント８０は、垂直姿勢をなしており、その下部８１Ａが、その底面をベース部材２９（装置基盤に相当。）の上面に突き合わせた状態で、このベース部材２９の下側から一対のねじ８２を締め付けることによってベース部材２９に固定されている。また、モータマウント８０の上部８１Ｂは、上述したようにモータマウント７０の他端部７１Ｂにねじ止め固定されている。また、モータマウント８０には、上部８１Ｂと下部８１Ａとの間に挟まれた位置に、厚み方向に貫通する保持孔８３が設けられている。このモータマウント８０には、前記モータマウント７０と同様に、保持孔８３とこのマウント８０の端縁部との間に、モータ保持用ねじ孔８５が貫設されている。駆動モータＭ２には、駆動モータＭ１と同様に、モータ本体穿孔部が形成されている。この駆動モータＭ２は、ねじをモータマウント８０のシャッター支持部材５０側からＸ方向に締め付けてモータ保持用ねじ孔８５及び前記モータ本体穿孔部を螺合させることにより、このマウント８０に保持される。

続いて、ヘッド部２０が有する内部カバー９０の構成を、図３及び図６を用いて説明する。この内部カバー９０は、図６に図示するように、断面が略コの字状となるように曲げ加工されて厚みが０．５ｍｍの金属部材（ここでは鉄製、例えば冷間圧延鋼板）によって形成されている。

この内部カバー９０は、次のようにしてヘッド部２０に固定される。図６に図示するように、ベース部材２９に上面には、端部が直立するように加工された鉄製の内部カバー支持部材９１Ａ，９１Ｂが固着されている。内部カバー９０は、図示するように、両側面９２Ａ，９２Ｂが、ねじ（図示せず。）によって各内部カバー支持部材９１Ａ，９１Ｂに螺着されている。この内部カバー９０は、図示するように、上面９５が、駆動モータＭ１を貫通孔（図示せず。）から突出させながらモータマウント７０と接するように配置されると共に、側面９２Ａ，９２Ｂが、ビームエキスパンダ３０，シャッター４０，ガルバノミラー装置２４，ｆθレンズ２５を覆うように配置されている。なお、内部カバー９０の上面９５は、前記保持孔７４と合致させる貫通孔、前記モータ保持用ねじ孔７５及び前記モータ本体穿孔部７７と合致させてねじが差し込まれる貫通孔（図示せず。）を有する。

内部カバー９０は、図３に図示するように、後方側が、ベース部材２９に立設された鉄製の平板９７によって形成されている。この平板９７は、前記レーザ出射口２６を通過したレーザ光を進行させる貫通孔（図示せず。）を有する。一方、この内部カバー９０は、前方側が、ねじによって上面９５とモータマウント８０とを固定して塞がれている。この内部カバー９０は、レーザ光源１４からヘッド部２０に出射されガルバノミラー装置２４を介してｆθレンズ２５に向かうレーザ光を包囲することができる。なお、図６に図示するように、金属カバー９０の側面９２Ｂは、防塵用パッキンを介在させて、操作レバー４１が連結されたシャフト４２が貫通している。

同じく図６に図示するように、ガルバノミラー装置制御用基板１０６が、ヘッド部２０に収容されている。このガルバノミラー装置制御用基板１０６は、電力を駆動モータＭ１，Ｍ２に供給し、カルバノミラー２４Ａ，２４Ｂの回転を制御する。このガルバノミラー装置制御用基板１０６は、内部カバー９０の外側であって、ガルバノミラー装置２４の近傍に設けられる。このガルバノミラー装置制御用基板１０６は、図示するように、スペーサ１０８を介し、ねじによってベース部１２と連結された基板固定部材１０９に支持されている。

本実施形態のレーザ加工装置１は、内部カバー９０が、レーザ光源１４からヘッド部２０に出射されガルバノミラー装置２４を介してｆθレンズ２５に向かうレーザ光を包囲する。そこで、このレーザ加工装置１は、レーザ光が内部カバー９０によって遮断されてヘッド部２０の外部に漏れることがなく、安全性が高い。

このレーザ加工装置１は、ヘッド部保護カバー２３に比べて小型の内部カバー９０を金属製としている。そこで、このレーザ加工装置１は、ヘッド部保護カバーを金属製としていた従来のレーザ加工装置に比べて、ヘッド部２０の軽量化を図ることができる。なお、ヘッド部保護カバー２３を樹脂製とすると耐衝撃性を考慮して厚肉にする必要があるものの、樹脂の比重は軽いから、軽量性と優れた耐衝撃性を両立させたレーザ加工装置を提供することができる。

このレーザ加工装置１は、ヘッド部保護カバー２３が樹脂製であることから、金属製のカバーに比べて装飾性のあるデザインをヘッド部保護カバー２３に施し易くすることができ、意匠的な自由度をヘッド部２０に持たせることができる。

また、本実施形態のレーザ加工装置１は、内部カバー９０をモータマウント７０に接して配置させた。そこで、内部カバー９０を、モータマウント７０，８０との間に隙間を設けてこのモータマウント７０，８０を覆う場合に比べて小型化することができる。本実施形態では、内部カバー９０の前面側がモータマウント８０によって構成されている。そこで、本実施形態の金属カバー９０は、鉄製の平板のような前面側を構成する部材を省くことができる。

さらに、本実施形態のレーザ加工装置１は、ガルバノミラー装置制御用基板１０６が、ヘッド部保護カバー２３の内側であって内部カバー９０の外側に設けられている。そこで、万一ガルバノミラー装置２４に異常が生じたとしても、レーザ光が内部カバー９０によって遮断されてガルバノミラー装置制御用基板１０６に照射されることがなく、このガルバノミラー装置制御用基板１０６が焼損することを防止することができる。また、ガルバノミラー装置制御用基板１０６のメンテナンスを、内部カバー９０をヘッド部２０から取り外すことなくヘッド部保護カバー２３をヘッド部２０から取り外すのみで行うことができる。

＜実施形態２＞
実施形態２のレーザ加工装置１Ａないし１Ｃを、図７ないし図１３を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態１のレーザ加工装置１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。このレーザ加工装置１Ａは、図７及び図８に図示するように、発振部１０と、ヘッド部２０と、連結部材１００と、この連結部材１００内に収容されるビームエキスパンダ３０とによって構成されている。この発振部１０はレーザ発生ユニット、ヘッド部２０は走査ユニット、連結部材１００は回動連結部にそれぞれ相当する。

レーザ光源１４は、図８及び図９に図示するように、ベース部１２前側の壁部１２Ａに形成された円形状のレーザ出射口１５からヘッドユニット２０に不可視光であるレーザ光を出射する。また、ベース部１２の上面には板状のベース部材１２Ｂが設けられており、この上に積み重ねられた調整用ブロック１６上にレーザ光源１４が載置されている。

レーザ光源１４と壁部１２Ａとの間には断面コ字状のカバー部１９が底面から直立した状態で形成されており、そのうち壁部１２Ａと平行な壁部１８には、レーザ光を通過させる通過孔（例えばφ＝５ｍｍ、図示せず。）が設けられていると共に、レーザ光源１４のハウジングの出射端面がこの壁部１８に当接しており、且つ、レーザ光源１４からのレーザ光が前記通過孔を通過するように位置決めされている。

ヘッド部２０のハウジング２１は、後端に壁部２２Ａを有するベース部２２Ｂと、天板の左右側部及び前端から垂下した板面を有するヘッド部保護カバー部２３Ａとによって構成されている。ヘッド部２０の内部は、ベース部２２Ｂ及びヘッド部保護カバー部２３Ａによって密閉状態とされている。

連結部材１００は、図８及び図９に図示するように、発振部１０のレーザ出射口１５と、ヘッド部２０のレーザ入射口２６との間を橋渡しする筒状連結部１０１と、この筒状連結部１０１の周囲に形成されて両者１０，２０を一体的に固定する固定部１１０とによって構成されている。

筒状連結部１０１は、レーザ出射口１５よりも発振部１０の内部側に配される環状基部１０２と、この環状基部１０２の内環部分から垂直方向に延設されてレーザ入射口２６へと進入する円筒部１０３とからなる。環状基部１０２は内環径がレーザ出射口１５よりも円筒部１０３の肉厚分だけ小さくされており、外環径は逆に大径とされている。また、環状基部１０２にはその周方向にねじ孔が複数形成されており、この環状基部１０２の側面部分が、ねじによって壁部１２Ａに固定されている。

円筒部１０３の外径はレーザ出射口１５及びレーザ入射口２６の径と略同一とされており、これによって、円筒部１０３は、発振部１０及びヘッド部２０に対して密嵌した状態となっている。円筒部１０３の内周には、レーザ入射口２６側に形成されている段部１０５を境にして小径部と大径部とが形成されており、後述するビームエキスパンダ３０が収容されると、段部１０５が、このビームエキスパンダ３０のハウジング３１と係止されて連結方向における両者のずれ防止を手助けする機能を有している。

固定部１１０は、発振部１０の壁部１２Ａにおいてレーザ出射口１５の周囲からヘッド部２０に向けて突出形成された第１環状突出部１１１と、ヘッド部２０の壁部２２Ａにおいてレーザ入射口２６の周囲から発振部１０へ向けて突出形成された第２環状突出部１１２と、これら環状突出部１１１，１１２を当接させると共に、周方向全体に亘って加締める（かしめる）ことで発振部１０とヘッド部２０とを相対変位不能に固定する加締リング１１３とからなる。

第１環状突出部１１１は一角が鋭角とされている断面角型形状をなしており、このうち外環部分は壁部１２Ａに対してオーバーハング状に起立する環状斜面部１１１Ａが形成され、他方、内環部分には直立する環状壁面部１１１Ｂが形成されている。また、外環部分と内環部分との間には壁部１２Ａに対して平行な環状平面部１１１Ｃが形成されている。

第２環状突出部１１２は、第１環状突出部１１１と同じく一角が鋭角とされている断面角型形状をなしており、このうち外環部分は壁部２２Ａに対してオーバーハング状に起立する環状斜面部１１２Ａが形成され、他方、内環部分には直立する筒壁部１１２Ｂが形成されている。また、筒壁部１１２Ｂの外周と外環部分との間には壁部２２Ａと平行な環状平面部１１２Ｃが形成されている。

第１環状突出部１１１の環状平面部１１１Ｃと第２環状突出部１１２の環状平面部１１２Ｃとは互いに接触するようになっていると共に、第１環状突出部１１１の環状壁面部１１１Ｂの内側に第２環状平面部１１２の筒壁部１１２Ｂの一部が入り込む形態とされている。

加締リング１１３は有端環状をなしており、内環部分にはＶ字状の凹部１１３Ａが形成されて、この凹部１１３Ａに第１及び第２環状突出部１１１，１１２の各環状斜面部１１１Ａ，１１２Ａが入り込むようになっている。また、加締リング１１３は、ねじ孔（図示せず。）が両端部に形成されており、このねじ孔を用いてねじ締めすることにより、第１及び第２環状突出部１１１，１１２の全周に亘って径方向内側に加締めることができるようになっている。

第２環状突出部１１２の壁筒部１１２Ｂと筒状連結部１０１との間には、筒状樹脂１１４が介在している。この筒状樹脂１１４はベアリングのように機能するものであり、これによって、壁筒部１１２Ｂが筒状連結部１０１に対して周方向に円滑に移動する。

ビームエキスパンダ３０は、図９に図示するように、第１のレンズホルダ３１の発振部１０側に形成されている嵌合孔部３１Ａに第２のレンズホルダ３２が同軸状に嵌合されて構成されている。さらに、このビームエキスパンダ３０は、第１のレンズホルダ３１が筒状連結部１０１に収容された状態とされている。このビームエキスパンダ３０は、筒状連結部１０１の連結方向における中心軸Ｃとビームエキスパンダ３０の光軸ＬＣとが一致するように位置決めされている。

第１のレンズホルダ３１は円筒状をなしており、その外周面のうちヘッド部２０側には段部３１Ｂが形成されており、この段部３１Ｂが筒状連結部１０１の段部１０５に係止する。また、内周面にも段部３１Ｃが形成されており、ここに、スプリング部３５の一端を宛がうようになっている。

第２のレンズホルダ３２は、第１のレンズホルダ３１と同様に円筒状をなしており、その外径が前述した嵌合孔部３１Ａの径と略同一径とされて、前記嵌合孔部３１Ａと密嵌状態とされるようになっている。

スプリング部３５はいわゆるコイルバネによって構成されており、前述した段部３１Ｃと第２のレンズホルダ３２との間に配されている。このスプリング部３５は、段部３１Ｃに当接していることで、その弾性力が第２のレンズホルダ３２に付与され、このレンズホルダ３２を発振部１０側へ移動させるように働きかけている。

このレーザ加工装置１Ａは、図１０に図示するように、ヘッド部２０を、前記ビームエキスパンダ３０の光軸ＬＣを中心として回動させることができる。作業者は、加締リング１１３のねじを緩めることにより、第１及び第２環状突出部１１１，１１２が接触した状態を解く。その後、作業者は、ヘッド部２０を所定の位置まで回動させ、加締リング１１３をねじ締めする。ヘッド部２０は、加締リング１１３をねじ締めすることにより、回動後の姿勢を保って固定される。この実施形態のレーザ加工装置１Ａは、ヘッド部２０を回動させることにより、ｆθレンズ２５によって収束させてワークＷの印字領域Ｗ１上に照射するレーザ光の方向を、ヘッド部２０が回動する前とは異なる方向に変更することができる。

また、このレーザ加工装置１Ａは、図示するように、発振部保護カバー１３の長手方向に空気吸入口１３Ｃ、壁部１２Ａに放熱用スリット１３Ｄがそれぞれ貫設されている。この実施形態では、レーザ光源１４に取りつけたファンＦが、空気吸入口１３Ｃから取り入れた外気を、放熱用スリット１３Ｄを通過させて、ヘッド部２０及びレーザ光源１４に送る。この外気は、放熱用スリット１３Ｄからヘッド部２０に向けて放出され、ヘッド部２０及びレーザ光源１４を、熱を奪って冷却する。ヘッド部２０に収容されたガルバノミラー装置制御用基板１０６は、ヘッド部２０が放熱用スリット１３Ｄから放出された空気によって冷却されることにより、温度の上昇が抑えられる。

次に、樹脂製のヘッド部保護カバー２３Ａ及び鉄製の内部カバー９０，９０Ａの配置状況を、図１１ないし図１３を用いて説明する。図１１ないし図１３は、レーザ加工装置の構成を簡略化して図示した。

図１１は、ヘッド部２０が、樹脂製のヘッド部保護カバー２３Ａ及び鉄製の内部カバー９０を有する例を示す。この例では、内部カバー９０が、上面９５、前面９６Ａ及び後面９７Ａ、前面９６Ａと後面９７Ａとを繋ぐ側面が一体に形成され、ガルバノミラー装置２４，ｆθレンズ２５を覆うように配置される。内部カバー９０の後面９７Ａは、レーザ光源１４が出射した光を通過させる貫通孔を有する。この内部カバー９０は、例えば、側面とベース部２２Ｂ（走査ユニットの装置基盤に相当する。）に立設された内部カバー支持部材とを螺着して固定される。

一方、図１２は、発振部１０が樹脂製の発振部保護カバー１３Ａ及び鉄製の内部カバー９０Ａ、ヘッド部２０がヘッド部保護カバー２３Ａ及び鉄製の内部カバー９０をそれぞれ有する例を示す。この例では、内部カバー９０Ａが、前記内部カバー９０と同様に、上面、前面及び後面、前面と後面とを繋ぐ側面が一体に形成され、レーザ光源１４を覆うように配置される。内部カバー９０Ａの前面９８Ａは、防塵用パッキンを介在させて前記第１のレンズホルダ３１を貫通させる貫通孔を有する。この内部カバー９０Ａは、前記内部カバー９０と同様に、例えば、側面とベース部材１２Ｂ（レーザ発振ユニットの装置基盤に相当する。）に立設された内部カバー支持部材とを用いて固定される。なお、ヘッド部２０の構成は、図１１に図示した実施形態と同様である。

また、図１３に図示する実施形態では、内部カバー９０が、上面９５及び鉄製の平板９６によって形成された前面を、それぞれモータマウント７０及びモータマウント８０と接するように配置されている。この内部カバー９０の構成は、上述した実施形態１とは、前面が鉄製の平板９６によって形成されていることが異なる。なお、鉄製の平板９７によって形成された後面は、レーザ光源１４が出射したレーザ光を通過させる貫通孔を有する。そして、鉄製の平板９６によって形成された前面は、前記保持孔８３と合致させる貫通孔、前記モータ保持用ねじ孔８５及び前記モータ本体穿孔部と合致させてねじが差し込まれる貫通孔を有する。

本実施形態のレーザ加工装置１Ａは、上述した装置構成により金属製のヘッド部保護カバーを有する従来のヘッド部に比べてヘッド部２０の軽量化を図ることができ、作業者によるヘッド部２０の回動操作をより簡単に行って作業負担を軽減することができる。

本実施形態のレーザ加工装置１Ｂ及び１Ｃでは、図１２及び図１３に図示したように、鉄製の内部カバー９０Ａがレーザ光源１４を覆うように配置されている。そこで、このレーザ加工装置１Ｂ及び１Ｃは、万一レーザ光源１４に異常が生じたとしても、レーザ光が鉄製の内部カバー９０Ａによって遮断されて発振部１０の外部に漏れることがなく、安全性が高い。また、このレーザ加工装置１Ｂ及び１Ｃは、発振部１０においても、軽量化を図ることができると共に意匠的な自由度を高めることができる。

＜実施形態３＞
実施形態３のレーザ加工装置１Ｄを、図１４を参照しつつ説明する。図１４は、この実施形態のレーザ加工装置１Ｄの構成を簡略化して図示した。図示のレーザ加工装置１Ｄは、ヘッド部２０が、樹脂製のヘッド部保護カバー２３Ａ及び鉄製の内部カバー９０を有する。ここでは、実施形態２のレーザ加工装置１Ａと同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。このレーザ加工装置１Ｄは、発振部１０がファイバレーザ光源１４Ａを有する。このファイバレーザ光源１４Ａは、例えば、希土類ドープ光ファイバの希土類元素を励起させてレーザ光を発生させる。

このレーザ加工装置１Ｄは、図示するように、伝送ケーブル１２０を有する。伝送ケーブル１２０は、光ファイバによって構成され、発振部１０とヘッド部２０とを接続する。この伝送ケーブル１２０は、ファイバレーザ光源１４Ａが出射したレーザ光を、ガルバノミラー装置２４に導く。なお、伝送ケーブル１２０の長さＬ１は、ヘッド部２０を発振部１０から離れた所望の位置に移動及び設置することができるように決められる。

本実施形態のレーザ加工装置１Ｄにおいても、金属製のヘッド部保護カバー有する従来のヘッド部に比べてヘッド部２０の軽量化を図ることができ、作業者がこのヘッド部２０を任意の位置に移動及び設置する負担を軽減することができる。

＜実施形態４＞
実施形態４のレーザ加工装置１Ｅを、図１５を参照しつつ説明する。図１５は、この実施形態のレーザ加工装置１Ｅの構成を簡略化して図示した。ここでは、実施形態１ないし実施形態３と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。このレーザ加工装置１Ｅは、図示するように、鉄製の内部カバー９０Ｂ及び樹脂製の発振部・ヘッド部保護カバー１３０を有する。

内部カバー９０Ｂは、図１１及び図１２に示した実施形態２の内部カバー９０と同様に、上面９５、前面９６Ａ及び後面９７Ａ、前面９６Ａと後面９７Ａとを繋ぐ側面が一体に形成されている。この内部カバー９０Ｂの厚みは、実施形態１の内部カバー９０の厚みと同じである。内部カバー９０Ｂは、図示するように、発振部１０のレーザ光源１４、ガルバノミラー装置２４、ｆθレンズ２５を覆うように配置されている。これによって、内部カバー９０Ｂは、レーザ光源１４及びこのレーザ光源１４からヘッド部２０のガルバノミラー装置２４を介してｆθレンズ２５に向かうレーザ光を包囲することができる。なお、この実施形態の内部カバー９０Ｂは、実施形態２と同様にして固定される。

発振部・ヘッド部保護カバー１３０は、単一のカバーであって、内部カバー９０Ｂと同様に、上面、前面及び後面、前面と後面とを繋ぐ側面が一体に形成されている。この発振部・ヘッド部保護カバー１３０は、図示するように、内部カバー９０Ｂを覆うように配置されている。この発振部・ヘッド部保護カバー１３０の厚みは、実施形態１のヘッド部保護カバー２３の厚みと同じである。なお、この実施形態の発振部・ヘッド部保護カバー１３０は、ベース部１２Ｃに立設された支持部材を介して固定される。

本実施形態のレーザ加工装置１Ｅは、鉄製の内部カバー９０Ｂが、レーザ光源１４及びこのレーザ光源１４からヘッド部２０のガルバノミラー装置２４を介してｆθレンズ２５に向かうレーザ光を包囲している。そこで、このレーザ加工装置１Ｅにおいては、レーザ光が鉄製の内部カバー９０Ｂによって遮断されて発振部１０の外部及びヘッド部２０の外部に漏れることがなく、より安全性が高い。

また、このレーザ加工装置１Ｅは、発振部・ヘッド部保護カバー１３０が、上面、前面及び後面、側面が一体に形成され、内部カバー９０Ｂを覆うように配置されている。このレーザ加工装置１Ｅは、連続性のあるデザインを発振部・ヘッド部保護カバー１３０に施し易くすることができ、意匠的な自由度をより高めることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。
（１）例えば、実施形態２のレーザ加工装置１Ａは、連結部材１００が、ヘッド部２０を無段階に回動させることができるが、ロック機構を設けることによりヘッド部２０を段階的に回動させるものであってもよい。
（２）実施形態３のレーザ加工装置１Ｄは、ヘッド部２０が樹脂製のヘッド部保護カバー２３Ａ及び鉄製の内部カバー９０を有するものであるが、発振部１０も、ヘッド部２０と同様に、樹脂製の発振部保護カバー及びファイバレーザ光源１４Ａを覆う鉄製の内部カバーを有するものであってもよい。また、実施形態３のレーザ加工装置１Ｄは、内部カバー９０が、ガルバノミラー装置２４を覆うように配置されているが、図１３に図示した実施形態２のように、モータマウント７０，８０と接するように配置されたものであってもよい。
（３）実施形態４のレーザ加工装置１Ｅは、鉄製の内部カバー９０Ｂを、レーザ光源１４、ガルバノミラー装置２４及びｆθレンズ２５を覆うように形成したが、図１６に図示するレーザ加工装置１Ｆのように、レーザ光源１４を覆う発振部内部カバー９０Ｃとガルバノミラー装置２４及びｆθレンズ２５を覆うヘッド部内部カバー９０Ｄとを接合させて形成したものであってもよい。また、実施形態４のレーザ加工装置は、図１７に図示するレーザ加工装置１Ｇのように、鉄製の内部カバー９０Ｅの後面９７Ｂを、レーザ光源１４と当接させて配置したものであってもよい。
（４）さらに、実施形態４のレーザ加工装置は、図１８に図示するレーザ加工装置１Ｈのように、鉄製の内部カバー９０Ｆを、後面９７Ｃがレーザ光源１４と当接すると共に、上面９５Ｃ及び前面９６Ｃがそれぞれモータマウント７０及び８０に接するようにしたものであってもよい。また、図１９に図示するレーザ加工装置１Ｉように、鉄製の内部カバー９０Ｇを、厚みが駆動モータＭ１，Ｍ２を保持することができるように形成したものであってもよい。

本発明の実施形態１に係るレーザ加工装置を上方から見た斜視図 同レーザ加工装置を下方から見た斜視図 同レーザ加工装置の一部を断面で示した横側面図 ガルバノミラー及び駆動モータの正面図 モータマウントの取付構造を示す斜視図 同レーザ加工装置のヘッド部における内部カバー及びガルバノミラー装置制御用基板の概略配置図 実施形態２のレーザ加工装置の斜視図 同レーザ加工装置の一部を断面で示した横側面図 同レーザ加工装置の連結部材の構造図 ヘッド部を回動させたレーザ加工装置の正面図 同レーザ加工装置の一例を示す概略横断面図 同レーザ加工装置の他の一例を示す概略横断面図 そのさらに他の一例を示す概略横断面図 実施形態３のレーザ加工装置の概略横断面図 実施形態４のレーザ加工装置の第一概略横断面図 同レーザ加工装置の第二概略横断面図 その第三概略横断面図 その第四概略横断面図 その第五概略横断面図

符号の説明

１…レーザ加工装置
１０…発振部
１２Ｂ…発振部のベース部材
１３…発振部保護カバー
１４…レーザ光源
２０…ヘッド部
２２Ｂ…ヘッド部のベース部材
２３…ヘッド部保護カバー
２４…ガルバノミラー装置
２５…ｆθレンズ
２９…ヘッド部ベース部材
７０，８０…モータマウント
９０〜９０Ｇ…内部カバー
１００…連結部材
１０６…ガルバノミラー装置制御用基板
１２０…伝送ケーブル
１３０…発振部・ヘッド部保護カバー
Ｍ１，Ｍ２…駆動モータ

Claims (8)

1. レーザ光を発生するレーザ発振器を有するレーザ発生部と、
   前記レーザ発生部が出射したレーザ光の光路方向を変更するガルバノスキャナを有する走査部と、
   前記走査部によって光路方向が変更されたレーザ光を被加工物に集光させる集光レンズとを備えたレーザ加工装置であって、
   前記走査部には、前記集光レンズに至るレーザ光の光路を包囲する金属製の内部カバーと、この内部カバーを覆う樹脂製の外装カバーとが設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記ガルバノスキャナは、ガルバノミラーをガルバノモータにより駆動するようになっていると共に、前記ガルバノモータが前記走査部の装置基盤に固定した金属製のモータマウントを介して支持され、前記モータマウントが前記内部カバーの一部を構成していることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記ガルバノモータを制御するための駆動回路基板が前記外装カバーの内側であって前記内部カバーの外側に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 装置基盤に前記レーザ発生部を固定したレーザ発振ユニットと、このレーザ発振ユニットの装置基盤とは別体の装置基盤に前記走査部及び前記集光レンズを固定した走査ユニットとを備えると共に、
   前記レーザ発振ユニットと前記走査ユニットとを連結すると共に、前記走査ユニットを前記レーザ発生部が出射したレーザ光の光軸を中心として回動させて前記走査ユニットが出射するレーザ光の光路方向を変更可能な回動連結部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
5. 装置基盤に前記レーザ発生部を固定したレーザ発振ユニットと、このレーザ発振ユニットの装置基盤とは別体の装置基盤に前記走査部及び前記集光レンズを固定した走査ユニットとを備えると共に、
   前記レーザ発振ユニットと前記走査ユニットとの間にはレーザ発生部が出射したレーザ光を前記走査ユニットに伝送する光ファイバが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
6. 前記レーザ発生部には、前記レーザ発振器を包囲する金属製の内部カバーと、この内部カバーを覆う樹脂製の外装カバーとが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーザ加工装置。
7. レーザ光を発生するレーザ発振器を有するレーザ発生部と、
   前記レーザ発生部が出射したレーザ光の光路方向を変更するガルバノスキャナを有する走査部と、
   前記走査部によって光路方向が変更されたレーザ光を被加工物に集光させる集光レンズとを備えたレーザ加工装置であって、
   前記レーザ発生部、このレーザ発生部から前記走査部に至る前記レーザ光の光路、及び、前記走査部において前記ガルバノスキャナによって変更されて前記集光レンズに至るレーザ光の光路を、連続して一体に覆う金属製の内部カバーと、この内部カバーを覆う樹脂製の外装カバーとを有することを特徴とするレーザ加工装置。
8. 前記外装カバーは、前記内部カバーを覆う単一形状とされていることを特徴とする請求項７記載のレーザ加工装置。

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