(57)【要約】【課題】ヒューム等をより効果的に除去することができるレーザー加工用集塵ノズルを提供する。【解決手段】レーザー加工用集塵ノズル１０は、加工時に発生するヒュームを案内する中空状の集塵ノズル本体１１を備えている。集塵ノズル本体１１には、ヒュームを吸引する吸引口１１Ａ、及び、ヒュームを排出する排出口１１Ｂが設けられている。集塵ノズル本体１１の外側には、吸引口１１Ａに対応してボールチェーンよりなる被覆カーテン１６が設けられており、吸引口１１Ａと加工対象物との間を覆うことができるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工時に発生するヒュームを集塵するレーザー加工用集塵ノズルであって、
ヒュームを吸引する吸引口、及び、ヒュームを排出する排出口が設けられた中空状の集塵ノズル本体と、
前記吸引口に対応して前記集塵ノズル本体の外側に設けられたボールチェーンよりなる被覆カーテンと
を備えたことを特徴とするレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項２】
加工対象物の加工位置に対して補助エアーを吹き付けるエアーパージノズルと、
加工対象物の加工位置の周辺に一部が当接して、前記エアーパージノズルの加工対象物に対する位置決めをするエアーパージノズル位置決め部材と
を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項３】
前記エアーパージノズル位置決め部材は、加工位置に対応して、前記エアーパージノズルによる補助エアーの吹き付け方向の両側を覆うように設けられた一対の拡散防止壁を有することを特徴とする請求項２記載のレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項４】
前記集塵ノズル本体を移動可能に支持する集塵ノズル本体支持部材と、
前記エアーパージノズル及び前記エアーパージノズル位置決め部材を前記集塵ノズル本体とは独立して移動可能に支持するエアーパージノズル支持部材と
を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項５】
前記被覆カーテンの上部を支持すると共に、前記被覆カーテンの上部を外側に回転させて持ち上げる被覆カーテン移動部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１に記載のレーザー加工用集塵ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工の際にヒューム等を除去するためのレーザー加工用集塵ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザー加工は、各種材料の切断、溶接、微細加工、又は、マーキング等に広く用いられている。このようなレーザー加工では、加工の際に多量のヒュームが発生する。そのため、例えば、加工対象物にバーコード等のマーキングをする際には、発生したヒュームによりレーザー光が遮られ、鮮明な刻印をすることができないという問題があった。また、ヒュームがレーザー加工機のレンズ面に付着してしまい、レーザー加工機の側においても、安定した刻印状態を再現することができなくなるという問題もあった。そこで、吸引ノズルによりヒュームを吸引除去することが行われているが、単に吸引ノズルをレーザー光の照射位置に近づけて吸引しようとしても、ヒュームを取りきることは難しく、改善が求められていた。
【０００３】
そこで、本願出願人は、一端側に集塵部を他端側に排出部を設けた中空状の集塵ノズル本体を備え、吸塵部の下側に、他端側から一端側に向かい内部を下に拡張するように傾斜された拡張部を設け、この拡張部の下側に、加工対象物の加工位置を露出させる加工位置開口を設け、集塵部の一端側から吸塵補助エアーを供給し、排出部の他端側から排出するようにしたレーザー加工用集塵ノズルを開発した（特許文献１参照）。このレーザー加工用集塵ノズルによれば、吸塵部の拡張部に加工位置開口を設けるようにしたので、加工位置を吸塵部で覆うことができると共に、吸塵部の一端側から吸塵補助エアーを供給し、排出部の他端側から吸引することにより、ヒュームを容易に排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１９５６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加工対象物の形状は様々であり、加工対象物の表面形状によっては、例えば図６に示したように、加工対象物Ｍと集塵ノズル本体１１０の加工位置開口１１１との間に隙間ができてしまう場合があった。そのため、排出部の他端側から吸引しても、ヒュームを十分に吸引することができず、また、吸塵補助エアーの吹きつけ位置が加工位置からずれてしまい、ヒュームを十分に除去することができず、十分な効果を得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、ヒューム等をより効果的に除去することができるレーザー加工用集塵ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレーザー加工用集塵ノズルは、レーザー加工時に発生するヒュームを集塵するものであって、ヒュームを吸引する吸引口、及び、ヒュームを排出する排出口が設けられた中空状の集塵ノズル本体と、吸引口に対応して集塵ノズルの外側に設けられたボールチェーンよりなる被覆カーテンとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレーザー加工用集塵ノズルによれば、集塵ノズル本体の外側に吸引口に対応してボールチェーンよりなる被覆カーテンを設けるようにしたので、加工対象物の表面形状により、加工対象物と集塵ノズル本体の吸引口との間に隙間ができても、被覆カーテンでその隙間を外側から覆うことができる。特に、被覆カーテンをボールチェーンにより構成するようにしたので、加工対象物の形状に沿ってボールチェーンが自由に変形し、加工対象物と集塵ノズル本体との間を容易に覆うことができる。よって、加工対象物の形状が異なっても、ヒュームを効果的に吸引して除去することができる。従って、ヒュームによりレーザー光が遮られてしまうことを抑制することができ、鮮明な刻印をすることができる。また、ヒュームがレーザー加工機のレンズ面に付着してしまうことを抑制することができ、安定した刻印状態を再現することができる。
【０００９】
また、加工対象物の加工位置に対して補助エアーを吹き付けるエアーパージノズルと、加工対象物の加工位置の周辺に一部が当接して、エアーパージノズルの加工対象物に対する位置決めをするエアーパージノズル位置決め部材とを備えるようにすれば、加工対象物による形状の変動が極めて小さい加工位置の周辺に、エアーパージノズル位置決め部材を当接させることにより、加工位置に対してエアーパージノズルを正確に配置することができる。よって、加工対象物の形状が異なっても、加工位置に補助エアーを正確に吹き付けることができ、ヒュームを容易に除去することができる。
【００１０】
更に、エアーパージノズル位置決め部材が、加工位置に対応して、エアーパージノズルによる補助エアーの吹き付け方向の両側を覆うように設けられた一対の拡散防止壁を有するようにすれば、補助エアーを吹き付けることによりヒュームが拡散することを抑制し、集塵ノズル本体の排出口側にヒュームを高い確率で押し出すことができる。
【００１１】
加えて、被覆カーテンの上部を外側に回転させて持ち上げる被覆カーテン移動部材を備えるようにすれば、被覆カーテンを外側に持ち上げた状態で加工対象物を配置して被覆カーテンを下に降ろすことにより、加工対象物に対して被覆カーテンを上から覆い被せることができる。よって、加工対象物の形状が異なっても、加工対象物と集塵ノズル本体との間を容易に覆うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザー加工用集塵ノズルの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したレーザー加工用集塵ノズルをＩ方向から見た図である。
【図３】図１に示したレーザー加工用集塵ノズルをＩ方向と反対側から見た斜視図である。
【図４】図１に示したレーザー加工用集塵ノズルを下から見た斜視図である。
【図５】図１に示したレーザー加工用集塵ノズルの使用状態を表す図である。
【図６】従来のレーザー加工用集塵ノズルの問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザー加工用集塵ノズル１０の断面構成を表すものである。図２は、レーザー加工用集塵ノズル１０を図１に示したＩ方向から見た構成を表すものである。図３は、レーザー加工用集塵ノズル１０を図１に示したＩ方向と反対側から見た斜視構成を表すものである。図４は、レーザー加工用集塵ノズル１０を下から見た斜視構成を表すものである。図５は、レーザー加工用集塵ノズル１０の使用状態を表すものである。このレーザー加工用集塵ノズル１０は、レーザー加工時に発生するヒュームを集塵するものであり、特に、マーキング加工において好ましく用いることができる。
【００１５】
このレーザー加工用集塵ノズル１０は、加工時に発生するヒュームを案内する中空状の集塵ノズル本体１１を備えている。集塵ノズル本体１１は、ヒュームを吸引する吸引口１１Ａと、ヒュームを排出する排出口１１Ｂとを有している。吸引口１１Ａは、例えば、集塵ノズル本体１１の一端部の下側に、加工対象物Ｍの加工位置を露出させるように開口して設けられている。排出口１１Ｂは、例えば、集塵ノズル本体１１の他端部に設けられている。
【００１６】
集塵ノズル本体１１は、また、一端部の上側に、レーザー光Ｌを通過させる通過部１１Ｃを有している。通過部１１Ｃと吸引口１１Ａとは、互いに対向する位置に設けられており、通過部１１Ｃを通過したレーザー光Ｌが吸引口１１Ａにより露出された加工対象物Ｍの加工位置に照射されるようになっている。通過部１１Ｃは、レーザー光Ｌを通過させる開口により構成することが好ましい。ヒュームの付着によりレーザー光Ｌが遮られてしまうことがないからである。
【００１７】
集塵ノズル本体１１の一端部側の下側には、他端部側から吸引口１１Ａに向かい、内部を下に拡張するように傾斜された拡張部１１Ｄが設けられていることが好ましい。吸引口１１Ａにより加工対象物Ｍの加工位置を容易に覆うことができるからである。なお、集塵ノズル本体１１は、例えば、集塵ノズル本体支持部材１２により、加工対象物Ｍに対して接近及び離間するように移動可能に支持されていることが好ましい。具体的には、上下方向に移動可能に支持されていることが好ましい。
【００１８】
レーザー加工用集塵ノズル１０は、また、例えば、加工対象物Ｍの加工位置に対して補助エアーを吹き付けるエアーパージノズル１３と、エアーパージノズル１３の加工対象物Ｍに対する位置決めをするエアーパージノズル位置決め部材１４とを備えている。エアーパージノズル１３及びエアーパージノズル位置決め部材１４のそれぞれ少なくとも一部は、例えば、集塵ノズル本体１１の一端部の側部に設けられたエアーパージノズル用開口１１Ｆから、集塵ノズル本体１１の内部に挿入されていることが好ましい。
【００１９】
エアーパージノズル１３は、例えば、加工対象物Ｍの加工位置に対して、すなわち吸引口１１Ａに対して、斜め上方から補助エアーを吹き付けることができるように配置されていることが好ましい。補助エアーの吹き付け角度は、例えば、垂直方向からの角度で、５０度以上７０度以下の範囲内とすることが好ましい。加工位置からヒュームを容易に除去することができるからである。
【００２０】
エアーパージノズル位置決め部材１４は、例えば、加工対象物Ｍの加工位置の周辺に一部が当接することにより、加工対象物Ｍに対するエアーパージノズル１３の位置決めをするように構成されていることが好ましい。加工位置の周辺は加工対象物Ｍによる形状の変動が極めて小さいからである。また、エアーパージノズル位置決め部材１４は、例えば、加工位置に対応して、エアーパージノズル１３による補助エアーの吹き付け方向の両側を覆うように設けられた一対の拡散防止壁１４Ａを有していることが好ましく、この一対の拡散防止壁１４Ａの底部が加工位置の周辺に当接して位置決めするように構成されることが好ましい。補助エアーを吹き付けることによりヒュームが拡散することを抑制し、ヒュームを集塵ノズル本体１１の排出口１１Ｂの側に押し出すためである。
【００２１】
エアーパージノズル１３及びエアーパージノズル位置決め部材１４は、例えば、エアーパージノズル支持部材１５により、集塵ノズル本体１１とは独立して、加工対象物Ｍに対して接近及び離間するように移動可能に支持されていることが好ましい。具体的には、上下方向に移動可能に支持されていることが好ましい。これにより、エアーパージノズル１３は、集塵ノズル本体１１とは独立して、加工対象物Ｍに対して位置決めできるようになっていることが好ましい。
【００２２】
レーザー加工用集塵ノズル１０は、更に、例えば、吸引口１１Ａに対応して、集塵ノズル本体１１の外側に設けられたボールチェーンよりなる被覆カーテン１６を備えている。ボールチェーンは加工対象物Ｍの形状に沿って自由に変形するので、加工対象物Ｍと集塵ノズル本体１１との間の隙間を容易に覆うことができるからである。被覆カーテン１６は、ボールチェーンを２重以上に重ねて配列することが好ましい。被覆効果を高めることができるからである。被覆カーテン１６は、また、例えば、吸引口１１Ａに対応して、エアーパージノズル１３による補助エアーの吹き付け方向の両側を覆うように、集塵ノズル本体１１の両側に設けられていることが好ましい。
【００２３】
被覆カーテン１６の上部は、例えば、被覆カーテン移動部材１７により支持されている。被覆カーテン移動部材１７は、例えば、被覆カーテン１６の上部を外側に回転させて持ち上げることができるように構成されていることが好ましい。被覆カーテン１６を外側に持ち上げた状態で加工対象物Ｍを配置して被覆カーテン１６を下に降ろすことにより、加工対象物Ｍに対して被覆カーテン１６を上から覆い被せることができ、加工対象物Ｍと集塵ノズル本体１１との間を容易に覆うことができるからである。なお、図１から図３は被覆カーテン１６を下に降ろした状態を表しており、図４は被覆カーテン１６を外側に持ち上げた状態を表している。
【００２４】
このレーザー加工用集塵ノズル１０は、例えば、次のようにして用いることができる。まず、例えば、被覆カーテン１６を外側に持ち上げた状態で、加工対象物Ｍを所定の位置に配置する。次いで、例えば、集塵ノズル本体支持部材１２により集塵ノズル本体１１を加工対象物Ｍに近付けるように移動させ、加工位置を吸引口１１Ａにより覆うと共に、エアーパージノズル支持部材１５によりエアーパージノズル１３及びエアーパージノズル位置決め部材１４を加工対象物Ｍに近付けるように移動させ、エアーパージノズル位置決め部材１４の一部を加工位置の周辺に当接させて、エアーパージノズル１３を位置決めする。続いて、例えば、被覆カーテン１６を下に降ろし、吸引口１１Ａを外側から覆う。
【００２５】
次に、例えば、吸引口１１Ａにより露出された加工位置に、通過部１１Ｃを通してレーザー光Ｌを照射する。その際、加工時に発生するヒュームを排出口１１Ｂから吸引すると共に、エアーパージノズル１３から補助エアーを加工位置に吹き付ける。これにより、加工時に発生したヒュームは、補助エアーと共に、排出口１１Ｂに案内され、排出される。
【００２６】
なお、このレーザー加工用集塵ノズル１０を用い、表面に凹凸を有する複数の加工対象物Ｍに対して、上述したようにしてレーザー光によるマーキング加工を行った。その際、被覆カーテン１６を外側に持ち上げた状態と、下に降ろした状態とについて、それぞれ、圧力センサーにより集塵機の圧力を測定した。加工対象物Ｍは、吸引口１１Ａと加工対象物Ｍとの間に４．５ｍｍの隙間ができるもの（試験１）、３．３ｍｍの隙間ができるもの（試験２）、２．０ｍｍの隙間ができるもの（試験３）を用意した。測定は、それぞれ１０回行い、平均を算出した。得られた結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示したように、試験１では、被覆カーテン１６を持ち上げた状態での圧力が２．０４４Ｋｐａ、被覆カーテン１６を降ろした状態での圧力が２．０５１Ｋｐａであった。試験２では、被覆カーテン１６を持ち上げた状態での圧力が２．０４３Ｋｐａ、被覆カーテン１６を降ろした状態での圧力が２．０５０Ｋｐａであった。試験３では、被覆カーテン１６を持ち上げた状態での圧力が２．０４９Ｋｐａ、被覆カーテン１６を降ろした状態での圧力が２．０５０Ｋｐａであった。いずれにおいても、被覆カーテン１６を降ろした状態の方が高い圧力が得られた。すなわち、被覆カーテン１６により吸引口１１Ａと加工対象物Ｍとの間に隙間を覆うことができ、吸塵効果を高めることができることが分かった。
【００２９】
このように本実施の形態によれば、集塵ノズル本体１１の外側に吸引口１１Ａに対応してボールチェーンよりなる被覆カーテン１６を設けるようにしたので、加工対象物Ｍの表面形状により、加工対象物Ｍと集塵ノズル本体１１の吸引口１１Ａとの間に隙間ができても、被覆カーテン１６でその隙間を外側から覆うことができる。特に、被覆カーテン１６をボールチェーンにより構成するようにしたので、加工対象物Ｍの形状に沿ってボールチェーンが自由に変形し、加工対象物Ｍと集塵ノズル本体１１との間を容易に覆うことができる。よって、加工対象物Ｍの形状が異なっても、ヒュームを効果的に吸引して除去することができる。従って、ヒュームによりレーザー光Ｌが遮られてしまうことを抑制することができ、鮮明な刻印をすることができる。また、ヒュームがレーザー加工機のレンズ面に付着してしまうことを抑制することができ、安定した刻印状態を再現することができる。
【００３０】
また、加工対象物Ｍの加工位置に対して補助エアーを吹き付けるエアーパージノズル１３と、加工対象物Ｍの加工位置の周辺に一部が当接して、エアーパージノズル１３の加工対象物Ｍに対する位置決めをするエアーパージノズル位置決め部材１４とを備えるようにすれば、加工対象物Ｍによる形状の変動が極めて小さい加工位置の周辺に、エアーパージノズル位置決め部材１４を当接させることにより、加工位置に対してエアーパージノズル１３を正確に配置することができる。よって、加工対象物Ｍの形状が異なっても、加工位置に補助エアーを正確に吹き付けることができ、ヒュームを容易に除去することができる。
【００３１】
更に、エアーパージノズル位置決め部材１４が、加工位置に対応して、エアーパージノズル１３による補助エアーの吹き付け方向の両側を覆うように設けられた一対の拡散防止壁１４Ａを有するようにすれば、補助エアーを吹き付けることによりヒュームが拡散することを抑制し、集塵ノズル本体１１の排出口１１Ｂの側にヒュームを高い確率で押し出すことができる。
【００３２】
加えて、被覆カーテン１６の上部を外側に回転させて持ち上げる被覆カーテン移動部材１７を備えるようにすれば、被覆カーテン１６を外側に持ち上げた状態で加工対象物Ｍを配置して被覆カーテン１６を下に降ろすことにより、加工対象物Ｍに対して被覆カーテン１６を上から覆い被せることができる。よって、加工対象物Ｍの形状が異なっても、加工対象物Ｍと集塵ノズル本体１１との間を容易に覆うことができる。
【００３３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…レーザー加工用集塵ノズル、１１…集塵ノズル本体、１１Ａ…吸引口、１１Ｂ…排出口、１１Ｃ…通過部、１１Ｄ…拡張部、１１Ｆ…エアーパージノズル用開口、１２…集塵ノズル本体支持部材、１３…エアーパージノジル、１４…エアーパージノズル位置決め部材、１４Ａ…拡散防止壁、１５…エアーパージノズル支持部材、１６…被覆カーテン、１７…被覆カーテン移動部材、Ｍ…加工対象物、Ｌ…レーザー光
【図１】
2018118264.tif 000004
【図２】
2018118264.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018118264.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月13日(2017.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工時に発生するヒュームを集塵するレーザー加工用集塵ノズルであって、
ヒュームを吸引する吸引口、及び、ヒュームを排出する排出口が設けられた中空状の集塵ノズル本体と、
前記吸引口に対応して前記集塵ノズル本体の外側に設けられたボールチェーンよりなる被覆カーテンと、
加工対象物の加工位置に対して補助エアーを吹き付けるエアーパージノズルと、
加工対象物の加工位置の周辺に一部が当接して、前記エアーパージノズルの加工対象物に対する位置決めをするエアーパージノズル位置決め部材と
を備えたことを特徴とするレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項２】
前記エアーパージノズル位置決め部材は、加工位置に対応して、前記エアーパージノズルによる補助エアーの吹き付け方向の両側を覆うように設けられた一対の拡散防止壁を有することを特徴とする請求項１記載のレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項３】
前記集塵ノズル本体を移動可能に支持する集塵ノズル本体支持部材と、
前記エアーパージノズル及び前記エアーパージノズル位置決め部材を前記集塵ノズル本体とは独立して移動可能に支持するエアーパージノズル支持部材と
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザー加工用集塵ノズル。
【請求項４】
前記被覆カーテンの上部を支持すると共に、前記被覆カーテンの上部を外側に回転させて持ち上げる被覆カーテン移動部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載のレーザー加工用集塵ノズル。