(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な帯状の被加工物を定盤上で該被加工物の長尺方向に走行させるとともに、該定盤の前記被加工物で覆われる面に形成された開口部に向けてレーザビームを照射して該レーザビームにより該被加工物を加工するレーザ加工機に配設され、前記定盤近傍に生じる微塵を集塵するレーザ加工機用集塵装置であって、
前記定盤の前記開口部に連通して該定盤の前記被加工物と反対側に形成されたダクトと、前記定盤の前記被加工物側で該被加工物の走行方向と交差する方向で対面して該被加工物の両側の一方に配設された吸気口および他方に配設された排気口とを備え、
前記ダクト内部に生じる気流の方向を基準にして、該ダクトの下流側に前記吸気口が連通されるとともに、該ダクトの上流側に前記排気口が連通され、
前記ダクト内を吸引して該ダクト内に気流を発生させるとともに、該ダクト内の気流の一部を前記排気口から前記吸気口に向かう気流として発生させるようにしたことを特徴とするレーザ加工機用集塵装置。
【請求項２】
前記排気口と前記ダクトとを連通する部分の該ダクト内部に、該ダクト内部の気流の一部を該排気口側に分離するダンパーを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機用集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばたばこのフィルタ用巻紙に対してレーザビームにより所定間隔で連続して開孔を設けるレーザ開孔装置など、長尺な帯状の被加工物をレーザビームで加工するレーザ加工機に係わり、このレーザ加工機で生じる微塵を集塵するレーザ加工機用集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ開孔装置として例えば図５に示すものがある。図において、ａはパルスレーザ発振器であり、このパルスレーザ発振器ａで出力されたパルス状のレーザビームが反射鏡ｂで下方に反射されて集光レンズｃへ導かれ、この集光レンズｃによりレーザビームが集光される。一方、ｄはたばこのフィルタ用巻紙等の長尺な帯状の被加工物（以下、原反という。）であり、この原反ｄは、集光レンズｃによるレーザビームの集光焦点位置を通って、テンションローラｅにより定盤としての受光台ｆの上を矢印Ｔの方向に走行される。これにより、原反ｄには、レーザビームのパルス間隔と走行速度に応じた所定の間隔で開孔が連続的に形成される。
【０００３】
受光台ｆは空洞状で原反ｄと接触する部分にスリットｇが形成されており、排気口ｈから排気される。これにより、スリットｇの部分で原反ｄを吸引して原反ｄを一定位置で安定走行させるとともに、原反ｄの燃焼カスがスリットｇを通過するようにしている。また、集光レンズｃを保持する保持筒ｉの下端にノズルｊが形成されるとともに、この保持筒ｉには加工ガス導入口ｋが形成され、この加工ガス導入口ｋから加工ガスを導入することにより、ノズルｊから乾燥空気を噴出し、これにより、集光レンズｃを原反ｄの燃焼カスから保護するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなレーザ開孔装置においては、原反ｄに開孔を形成する際に燃焼カス等の微塵が雲散するが、その一部はスリットｇを通って排気口ｈから除去される。しかし、特に開孔が貫通するまでの燃焼カスは、反射鏡ｂ、集光レンズｃ、保持筒ｉ、ノズルｊ側に雲散してしまう。これに対して上記従来の装置ではノズルｊから乾燥空気を噴出することで集光レンズｃを保護するようにはなっているが、逆にこの噴出する空気により燃焼カスがさらに雲散してしまい、周囲や原反自体を汚したり、集光レンズｃ以外の光学系に悪影響を及ぼすことがある。そこで、上記のような燃焼カスを除去することが要求される。
【０００５】
また、特開平５−１３８３８１号公報に開示されているように、回転多面体ミラーで走査したレーザビームを複数に分割してこの分割したレーザビームをそれぞれ開孔加工に用いることで、高速な開孔加工を可能にした装置が提案されているが、このように、加工速度が高速になると、上記のような原反の燃焼カスの発生量が多くなるので、さらに、この燃焼カスを効率よく除去することが要求される。
【０００６】
本発明は、長尺な帯状の被加工物をレーザビームで加工するレーザ加工機で生じる被加工物の燃焼カスすなわち微塵を効率よく集塵できる集塵装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のレーザ加工機用集塵装置は、長尺な帯状の被加工物を定盤上で該被加工物の長尺方向に走行させるとともに、該定盤の前記被加工物で覆われる面に形成された開口部に向けてレーザビームを照射して該レーザビームにより該被加工物を加工するレーザ加工機に配設され、前記定盤近傍に生じる微塵を集塵するレーザ加工機用集塵装置であって、前記定盤の前記開口部に連通して該定盤の前記被加工物と反対側に形成されたダクトと、前記定盤の前記被加工物側で該被加工物の走行方向と交差する方向で対面して該被加工物の両側の一方に配設された吸気口および他方に配設された排気口とを備え、前記ダクト内部に生じる気流の方向を基準にして、該ダクトの下流側に前記吸気口が連通されるとともに、該ダクトの上流側に前記排気口が連通され、前記ダクト内を吸引して該ダクト内に気流を発生させるとともに、該ダクト内の気流の一部を前記排気口から前記吸気口に向かう気流として発生させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
上記のように構成した請求項１のレーザ加工機用集塵装置によれば、前記開口部近傍の微塵を、前記ダクト内の気流により該ダクトを介して集塵することができる。また、レーザビームの照射面側の微塵を、前記排気口から前記吸気口に向かう気流により該吸気口を介して集塵することができる。さらに、前記ダクト内を吸引して該ダクト内に気流を発生させるだけで、前記排気口から前記吸気口に向かう気流をも発生させることができ、構成が簡単になる。
【００１５】
本発明の請求項２のレーザ加工機用集塵装置は、請求項１の構成を備え、前記排気口と前記ダクトとを連通する部分の該ダクト内部に、該ダクト内部の気流の一部を該排気口側に分離するダンパーを備えていることを特徴とする。
【００１６】
上記のように構成した請求項２のレーザ加工機用集塵装置によれば、請求項１の作用効果に加え、前記ダクト内部の気流の一部を前記排気口側に確実に分離することができる。また、前記排気口から前記吸気口に向かう気流とダクト内の気流とについて、例えば両者の強さの関係が所定関係となるようにダンパーの形状や位置などで設定しておくことができ、さらにその関係を安定に保持することができる。したがって、例えば被加工物の安定走行が確実になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の一実施形態のレーザ加工機用集塵装置を備えたレーザ開孔機の要部斜視図であり、長尺な帯状の被加工物としてたばこのフィルタ用巻紙（チップペーパー）を対象とし、このチップペーパーに微細な多数の開孔を形成する。このチップペーパーに形成される微細な開孔は、喫煙時にたばこの主流煙を外部空気で希釈することにより喫味の緩和化を図るためのものである。
【００１８】
なお、たばこの巻製造時には長尺のチップペーパーをフィルタの外周より若干長い長さで切断してチップペーパー片とし、１つのフィルタチップに対して２本のたばこ巻（両切り）の切り口を付け合わせ、このフィルタチップの部分をたばこ巻の一部とともに１枚のチップペーパー片で巻くことで２本分のたばこが一体に製造される。このため、一本のチップペーパーには２本分のたばこに対応して２組の開孔列が形成される。また、この実施形態におけるレーザ開孔機は、たばこ一本分のフィルタに２列の開孔を形成可能にしたものであり、チップペーパーには２列×２組の計４列の開孔を形成するようになっている。
【００１９】
レーザ源１から連続的にレーザビームＬがＸ方向に向けて発生させて集光レンズ２によって集束される。この集束性のレーザビームＬは、ミラー３によってＹ方向に９０度向きを換えてエアースピンドルモータ５によって回転されるポリゴンミラー（多面体ミラー）４に入射される。このポリゴンミラー４に入力されるレーザビームＬはポリゴンミラー４の回転に伴い偏向されて集光レンズ６に向けられる。
【００２０】
集光レンズ６はｆθレンズとして設けられており、ポリゴンミラー４で偏向されたレーザビームＬはポリゴンミラー４の回転に伴って偏向角度が変化するが、集光レンズ６を透過したレーザビームは、その出射位置が集光レンズ６の面上でＺ方向に移動するだけで集光レンズ６の光軸に対して常に平行に保たれる。すなわち、ポリゴンミラー４の回転に伴って図の矢印▲１▼のように平行移動するレーザビームが反射ミラー７に入力される。
【００２１】
反射ミラー７で反射されたレーザビームは第１の２分割対ミラー８に向けられ、この第１の２分割ミラー８は、反射ミラー７からのレーザビームをその光路に応じてＺ軸の負の方向（図の下方向）にレーザビームＬ１，Ｌ２として反射し、正の方向（図の上方向）にレーザビームＬ３，Ｌ４として反射する。そして、レーザビームＬ１，Ｌ２は第２の分割ミラー９に、レーザビームＬ３，Ｌ４は第３の２分割ミラー１０にそれぞれ向けられる。
【００２２】
第２の分割ミラー９は、第１の分割ミラー８からのレーザビームＬ１をＹ軸の負の方向（図の左方向）に反射して第１のレーザ照射部１１に向けて入射し、レーザビームＬ２をＹ軸の正の方向（図の右方向）に反射して第２のレーザ照射部１２に向けて入射する。また、第３の分割ミラー１０は第１の分割ミラー８からのレーザビームＬ３をＹ軸の正の方向に反射して第３のレーザ照射部１３に向けて入射し、レーザビームＬ４をＹ軸の正の方向に反射して第４のレーザ照射部１４に向けて入射する。
【００２３】
すなわち、集光レンズ６を出射して矢印▲１▼のように平行に走査されるレーザビームは、その走査範囲のうちの最初の４分の１の範囲ではレーザビームＬ１として第１のレーザ照射部１１に入射され、次の４分の１の範囲ではレーザビームＬ２のように第２のレーザ照射部１２に入射される。また、その次の４分の１の範囲ではレーザビームＬ３のように第３のレーザ照射部１３に入射され、最後の４分の１の範囲ではレーザビームＬ４のように第４のレーザ照射部１４に入射される。
【００２４】
各レーザ照射部１１，１２，１３，１４は、２枚の平行反射板１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａと２枚の集光レンズ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂを備えており、それぞれレーザビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を平行反射板１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａでそれぞれ反射するとともに集光レンズ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂでそれぞれ集光してチップペーパー１５上に照射する。
【００２５】
チップペーパー１５は、図示しない繰出側のボビンから巻取側のボビンに引き出されたものである。このチップペーパー１５は、二点鎖線で示したテンションローラ１６により上記の光学系を「コ」の字型に囲うように配置されており、図示しない駆動装置により図の矢印Ｔの方向に走行される。そして、各レーザ照射部１１，１２，１３，１４にそれぞれ対応してチップペーパー１５に面した集塵部２０が配設されている。なお、集塵部２０は図３ではレーザ照射部１１，１２，１３に対応する部分では二点鎖線により図示を省略してあるが、レーザ照射部１４に対応する集塵部２０と同様の構成になっている。
【００２６】
図１は集塵部２０の断面図、図２は集塵部２０の正面図である。なお、図１は図２のＰ−Ｐ断面である。集塵部２０は、チップペーパー１５を摺接させる定盤２１の裏面に直方体状の空洞を有するダクト２２を形成しており、このダクト２２のチップペーパー１５の長手方向と直交する方向を軸とする吸出管２３および吸入管２４が取り付けられている。また、定盤２１には、チップペーパー１５に形成する開孔の位置にチップペーパー１５の走行方向（長手方向）に連なる複数の開口部２５が形成されている。また、チップペーパー１５に開孔を形成するためのレーザビームＬはこの開口部２５の位置に照射される。なお、開口部２５は２列形成されているが、レーザビームＬを照射する位置は一カ所であり、この照射位置は４カ所のレーザ照射部１１，１２，１３，１４に応じてそれぞれ設定されている。
【００２７】
定盤２１上には、チップペーパー１５の両側となる位置に吸気側フード２６と排気側フード２７が形成されており、定盤２１の吸気側フード２６および排気側フード２７で覆われた部分には開口２１ａ，２１ｂが形成されており、吸気側フード２６および排気側フード２７の内部は開口２１ａ，２１ｂを介してダクト２２に連通されている。吸気側フード２６のチップペーパー１５側には走行方向を長手とする矩形の吸気口２６ａが形成され、同様に、排気側フード２７のチップペーパー１５側には走行方向を長手とする矩形の排気口２７ａが形成されている。また、吸気口２６ａおよび排気口２７ａの下には、定盤２１から立設されチップペーパー１５の長手方向に沿った側壁２６ｂ，２７ｂがそれぞれ形成されている。さらに、排気側フード２７の下方のダクト２２内には、定盤２１の裏面から垂下され吸入管２４と開口２１ｂの両者に斜めに対向するようなダンパー２８が配設されている。
【００２８】
図３に示したように吸入管２４には吸入パイプ３１が連結され、この吸入パイプ３１の他端は大気に開放されている。また、吸出管２３には吸出パイプ３２が連結され、この吸出パイプ３２の他端は図４に示した集塵タンク４０に連結されている。なお、図４(B) は図４(A) のＱ−Ｑ断面図である。集塵タンク４０は円筒形状の密閉容器４１を本体ケースとし、この密閉容器４１の内部に円筒形状のフィルタ４２が配設されている。このフィルタ４２は密閉容器４１の内部を２つの集塵室４３と吸引室４４に分割しており、集塵室４３は、４つの集塵部２０の各吸出パイプ３２がそれぞれ連結される４つの吸入連結管４５と連通されている。また、吸引室４４は吸引管４６と連通されている。そして、吸引管４６は図示しない吸引装置に連結され、チップペーパー１５の開孔処理を行うときに吸引装置が駆動され、集塵タンク４０内が吸引される。
【００２９】
以上の構成により、図１に矢印で示したように、吸入管２４から吸入された大気によりダクト２２内には気流Ａが形成される。また、吸入管２４から吸入された大気がダンパー２８で排気側フード２７内に導かれ、この排気側フード２７の排気口２７ａからチップペーパー１５の上方に排気される。一方、吸出管２３からの吸引力により吸気側フード２６の吸気口２６ａからチップペーパー１５の上方の空気が吸引される。これにより、チップペーパー１５の上方に気流Ｂが形成される。
【００３０】
したがって、チップペーパー１５に開孔を形成するとき、特にレーザビームＬの照射側に煙散する燃焼カスや燃焼ガスが気流Ｂにより吸気側フード２６を介して吸出管２３に吸引される。また、ダクト２２内に煙散する燃焼カスや燃焼ガスは気流Ａにより吸出管２３に吸引される。この吸出管２３で吸引された燃焼カスや燃焼ガスは前記集塵タンク４０に吸引され、集塵タンク４０において吸引した燃焼カスが集塵室４３に集塵される。
【００３１】
このように、気流Ａ，Ｂにより、チップペーパー１５の表裏両側で煙散する燃焼カスや燃焼ガスが吸引されるので、効率よく燃焼カス等を集塵することができる。なお、チップペーパー１５の両側に立設された側壁２６ｂ，２７ｂによりチップペーパー１５に直接気流Ｂが当たることがないので、チップペーパー１５の安定走行には支障がない。
【００３２】
なお、気流Ａ，Ｂの流量によりチップペーパー１５の表裏両側の圧力に差が生じるが、この気流Ａ，Ｂの流量はチップペーパー１５が定盤２１に吸引されながら走行できるような圧力差となるように、予め設定されている。また、この流量は、ダクト２２、吸気側フード２６、排気側フード２７、ダンパー２８、開口部２５の形状や大きさ、さらにダンパー２８の角度などにより設定されている。
【００３３】
以上の実施形態では、吸気側フード２６（および吸気口２６ａ）と排気側フード２７（および排気口２７ａ）をダクト２２に連通することにより、ダクト２２と同じ吸引源によって気流Ａと共に気流Ｂを形成するようにしているが、吸気側フード２６（およの吸気口２６ａ）と排気側フード２７（および排気口２７ａ）をダクト２２に連通しないで、気流Ａと個別に気流Ｂを形成するようにしてもよい。
【００３４】
また、前記実施形態によればダクト２２の気流Ａにより集塵効率が高まるが、ダクト２２および気流Ａがなくても、チップペーパー１５の上部に形成される気流Ｂだけでも、集塵効果が得られる。
【００３５】
以上の実施形態では被加工物としてチップペーパーを例に説明したが、フィルタの開孔など、その他の長尺な帯状の被加工物に適用できることはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１のレーザ加工機用集塵装置によれば、レーザビームの照射面側の微塵に対して、排気口から吸気口に向かう気流とダクト内の気流との２つの気流により、被加工物の両面の微塵を集塵することができるので、燃焼カスなどの微塵を効率よく集塵することができる。また、ダクト内を吸引して該ダクト内に気流を発生させるだけで、排気口から吸気口に向かう気流をも発生させることができ、構成が簡単になる。
【００４０】
本発明の請求項２のレーザ加工機用集塵装置によれば、さらに、ダクト内部の気流の一部を排気口側に確実に分離することができる。また、排気口から前記吸気口に向かう気流とダクト内の気流とについて、例えば両者の強さの関係が所定関係となるようにダンパーの形状や位置などで設定しておくことができ、さらにその関係を安定に保持することができるので、被加工物の安定走行が確実になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の集塵部の断面図である。
【図２】同集塵部の正面図である。
【図３】同集塵部を備えたレーザ加工機の要部斜視図である。
【図４】実施形態に係わる集塵タンクの底面図および断面図である。
【図５】従来のレーザ開孔装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１５    チップペーパー
２０    集塵部
２１    定盤
２２    ダクト
２６    吸気側フード
２６ａ  吸気口
２７    排気側フード
２７ａ  排気口
【図１】
0003673639.tif 000002
【図２】
0003673639.tif 000003
【図３】
0003673639.tif 000004
【図４】
0003673639.tif 000005
【図５】
0003673639.tif 000006