(57)【要約】【課題】密閉伸縮光路のパージガスを浪費することがなく、大気中の粉塵が密閉伸縮光路内に侵入することがなく、圧力調整用バッファージャバラや、バッファー手段としてのガス袋を必要としないレーザ加工機を得ること。【解決手段】レーザビームを出力するレーザ発振器と、前記レーザビームを集光してワークに照射する加工ヘッド部と、前記レーザ発振器と加工ヘッド部との間を接続し、該加工ヘッド部の移動に伴なって伸縮し、前記レーザビームを前記加工ヘッド部まで伝送する密閉伸縮光路２０と、前記加工ヘッド部の移動を制御する制御装置１５と、を備えるレーザ加工機において、前記制御装置１５の加工ヘッド部移動指令に基づいて、前記密閉伸縮光路２０内のパージガスの圧力が大気圧より高くなるように調整する圧力調整手段１００、３１を備える。【選択図】        図３
2008207222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザビームを集光してワークに照射する加工ヘッド部と、
前記レーザ発振器と加工ヘッド部との間を接続し、該加工ヘッド部の移動に伴なって伸縮し、前記レーザビームを前記加工ヘッド部まで伝送する密閉伸縮光路と、
前記加工ヘッド部の移動を制御する制御装置と、
を備えるレーザ加工機において、
前記制御装置の加工ヘッド部移動指令に基づいて、前記密閉伸縮光路内のパージガスの圧力が大気圧より高くなるように調整する圧力調整手段を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記圧力調整手段は、
前記制御装置が、前記密閉伸縮光路が伸長して容積が増える方向の加工ヘッド部移動指令を出力しているとき、該移動指令に基づいて前記密閉伸縮光路に大気圧より高い第１の圧力のパージガスを供給するパージガス供給装置と、
前記制御装置が、前記密閉伸縮光路が収縮して容積が減る方向の加工ヘッド部移動指令を出力しているとき、前記密閉伸縮光路の容積が減少して前記パージガスが圧縮され圧力が前記第１の圧力より高い第２の圧力となると開弁し、前記パージガスを前記密閉伸縮光路外へ排出する弁と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記パージガス供給装置は、前記制御装置が前記密閉伸縮光路の容積が増える方向の加工ヘッド部移動指令を出力しているとき、該移動指令に基づいて開弁し、パージガス源からのパージガスを前記密閉伸縮光路に供給する電磁弁を備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記パージガスを前記密閉光路外へ排出する弁は、開弁圧が前記第２の圧力に設定されたチェック弁であることを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器から出力されるレーザビームを加工ヘッドまで伝送する密閉伸縮光路に、パージガスを供給するパージガス供給装置を備えるレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学機器を備え且つ密閉されたレーザ光の密閉伸縮光路（テレスコピックカバー、光路ジャバラ）に乾燥した清浄な空気を送り込むドライエアユニットを設けると共に、この密閉伸縮光路末端に前記空気を排出するチェック弁を設け、前記光学機器の表面を常に清浄に保つようにしたレーザ光密閉伸縮光路エアロフローシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、ミラー及び伸縮自在の保護管（光路ジャバラ）から成る密閉伸縮光路によりワークに導くレーザ加工機において、前記保護管の収縮時に、前記密閉伸縮光路内の圧力が上昇することにより密閉伸縮光路内のパージガスを排出するチェック弁を前記密閉伸縮光路に設けるとともに、前記保護管の伸長時に、前記密閉伸縮光路内の圧力が負圧になることにより密閉伸縮光路内にパージガスを吸入する吸入手段（チェック弁）を前記密閉伸縮光路に設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２３５０１２号公報（第２、第３頁、第１図）
【特許文献２】特開平０３−１５１１８５号公報（第２、第３頁、第１、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術によれば、エアロフローシステムにより、レーザ光の密閉伸縮光路（テレスコピックカバー、光路ジャバラ）に乾燥した清浄な空気を、常時、流し続けるので、乾燥、清浄化した空気を浪費してしまう、という問題があった。最近では、レーザ加工機が大容量化し、パージガスとして空気の代わりに窒素ガスが用いられるので、ガスの浪費は、加工コストに影響を及ぼすことになる。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載された技術によれば、保護管（光路ジャバラ）の伸長時に、密閉伸縮光路内の圧力が負圧になってしまい、大気中の粉塵が密閉伸縮光路内に侵入し、光学機器に悪影響を及ぼす、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、密閉伸縮光路のパージガスを浪費することがなく、大気中の粉塵が密閉伸縮光路内に侵入することがなく、圧力調整用バッファージャバラや、バッファー手段としてのガス袋を必要としないレーザ加工機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザビームを出力するレーザ発振器と、前記レーザビームを集光してワークに照射する加工ヘッド部と、前記レーザ発振器と加工ヘッド部との間を接続し、該加工ヘッド部の移動に伴なって伸縮し、前記レーザビームを前記加工ヘッド部まで伝送する密閉伸縮光路と、前記加工ヘッド部の移動を制御する制御装置と、を備えるレーザ加工機において、前記制御装置の加工ヘッド部移動指令に基づいて、前記密閉伸縮光路内のパージガスの圧力が大気圧より高くなるように調整する圧力調整手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、密閉伸縮光路のパージガスを浪費することがなく、大気中の粉塵が密閉伸縮光路内に侵入することがなく、圧力調整用バッファージャバラや、バッファー手段としてのガス袋を必要としないレーザ加工機が得られる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態
図１は、本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態を示す平面図であり、図２は、側面図であり、図３は、制御ブロック図であり、図４は、制御フローチャートである。
【００１２】
図１及び図２に示すように、実施の形態のレーザ加工機２００は、レーザビーム２２を出力するレーザ発振器２１を備えている。
【００１３】
レーザ発振器２１から発振されたレーザビーム２２は、第１ベンドミラー２３ａにより水平方向に偏向された後、第２ベンドミラー２３ｂにより垂直下方に偏向され、加工レンズ２４により集光される。加工レンズ２４により集光されたレーザビーム２２をワーク２５へ照射してレーザ加工が行なわれる。
【００１４】
レーザ加工機２００は、図示しない直線駆動機構により、第１ベンドミラー２３ａ、第２ベンドミラー２３ｂ及び加工レンズ２４を保持する図示しないガントリーが図１のＹ方向へ移動する。
【００１５】
一方、Ｘ方向へは、ガントリー構造中の第１ベンドミラー２３ａが固定され、第２ベンドミラー２３ｂ及び加工レンズ２４が一体的に図のＸ方向へ移動する。一点鎖線で示すベンドミラー等の位置をＸ、Ｙ各軸のストロークエンドとすると、図１の斜線部で示す範囲のＸ−Ｙ平面をレーザ加工することができる。
【００１６】
レーザ発振器２１と加工ヘッド部２６との間を接続し、レーザビーム２２が伝送される密閉伸縮光路２０の一部には、伸縮自在の光路部材として、具体的には、Ｙ軸光路ジャバラ２７ａとＸ軸光路ジャバラ２７ｂとを備えている。レーザ発振器２１とＹ軸光路ジャバラ２７ａ間は、固定ダクト３３により接続されている。
【００１７】
Ｙ軸光路ジャバラ２７ａとＸ軸光路ジャバラ２７ｂとは、ベンドブロック３４を介して接続され、Ｘ軸光路ジャバラ２７ｂは、加工ヘッド部２６に接続されている。また、図示はしないが、Ｙ軸光路ジャバラ２７ａ及びＸ軸光路ジャバラ２７ｂは、ガイドローラやガイドレールにより案内され、移動方向を規制されるようになっている。
【００１８】
レーザ発振器２１から加工レンズ２４に至るレーザビーム２２の密閉伸縮光路２０は、固定ダクト３３、Ｙ軸光路ジャバラ２７ａ、ベンドブロッ３４、Ｘ軸光路ジャバラ２７ｂ、加工ヘッド部２６及び第１ベンドミラー２３ａ、第２ベンドミラー２３ｂにより、密閉されている。
【００１９】
Ｘ、Ｙ軸光路ジャバラ２７ｂ、２７ａや、その接続部等を、完全な気密構造とするのは事実上困難であり、密閉伸縮光路２０内と外気との僅かな差圧により外気や粉塵が密閉伸縮光路２０内に微量でも侵入する可能性がある。
【００２０】
そのため、実施の形態のパージガス供給装置１００により、清浄な窒素ガス等のパージガスをパージガス供給口３９より流入させ、密閉伸縮光路２０内の圧力を必ず大気圧より高い状態（例えば、差圧５００Ｐａ以上）にし、外気や粉塵の密閉伸縮光路２０内への侵入を阻止する。
【００２１】
固定ダクト３３及び加工ヘッド部２６には、密閉伸縮光路２０内のパージガスの圧力と大気との差圧が高くなった（例えば、差圧１５００Ｐａ以上）ときに、パージガスを外部に排出するチェック弁３１、３１が装着されている。チェック弁３１のクラッキング圧（開弁圧）は、大気圧＋１５００Ｐａ（＝第２の圧力）に設定されている。
【００２２】
次に、図３及び図４を参照して実施の形態のパージガス供給装置１００について説明する。図３に示すように、パージガス供給装置１００は、図示しない液体窒素ボンベ等のパージガス供給源と、パージガス供給源に接続されガス圧力を０．５ＭＰａ程度に減圧する減圧弁１０と、減圧弁１０の下流側の圧力を計測する圧力計１３と、減圧弁１０に並列に接続され、パージガス供給回路を開閉する第１、第２の電磁弁１１、１２と、第１、第２の電磁弁１１、１２を制御する制御装置１５と、密閉伸縮光路２０内のガス圧と大気圧との差圧を検出して制御装置１５に出力する差圧センサ１４と、を備え、第１、第２の電磁弁１１、１２の出口側は固定ダクト３３のパージガス供給口３９に接続されている。
【００２３】
第１、第２の電磁弁１１、１２の流量調整部１１ａ、１２ａは、加工ヘッド部２６が、Ｘ、Ｙ各軸方向に最大移動速度（例えば、１５ｍ／分）で移動したときにも、密閉伸縮光路２０内の圧力が負圧にならないようにパージガスを供給できる流量に調整されている。
【００２４】
図３に示すように、制御装置１５は、加工ヘッド移動指令部１５ａと、移動方向判定部１５ｂと、圧力判定部１５ｃと、弁制御部１５ｄと、を備えている。加工ヘッド移動指令部１５ａは、予め設定されたワーク加工プログラムに従い、加工ヘッド部２６のＸ、Ｙ軸移動及び停止を前述の直線駆動機構に指令する。
【００２５】
移動方向判定部１５ｂは、加工ヘッド部２６のＸ、Ｙ軸移動方向が、密閉伸縮光路２０の容積が増える方向（Ｘ、Ｙ軸伸長方向；プラス方向）へ移動するのか減る方向（Ｘ、Ｙ軸収縮方向；マイナス方向）へ移動するのかを判定し、加工ヘッド移動指令部１５ａから、Ｙ軸伸長方向の移動指令が出力されるときに、弁制御部１５ｄに第１の電磁弁１１の開弁指令を出力し、Ｘ軸伸長方向の移動指令が出力されるときに、弁制御部１５ｄに第２の電磁弁１２の開弁指令を出力する。従って、第１、第２の電磁弁１１、１２は、加工ヘッド移動指令部１５ａの加工ヘッド部２６への移動指令に基づいてフィードフォワード制御される。
【００２６】
圧力判定部１５ｃは、レーザ加工機２００の始動時に、差圧センサ１４の検出値が、所定値（例えば、５００Ｐａ）以下であるときは、弁制御部１５ｄに第１、第２の電磁弁１１，１２の開弁指令を出力する。
【００２７】
次に、図４の制御フローチャートを参照して、実施の形態のレーザ加工機２００及びパージガス供給装置１００の作用について説明する。
【００２８】
レーザ加工機２００が始動されると、まず、差圧センサ１４により、密閉伸縮光路２０と大気との差圧を計測し、圧力判定部１２ｃにより、差圧が所定値（５００Ｐａ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。差圧が所定値以上（ステップＳ１１肯定）であれば、ステップＳ１５に進み、制御装置１２の加工ヘッド移動指令部１２ａから直線駆動機構へ、Ｘ、Ｙ軸方向のヘッド移動指令を出力して加工ヘッド部２６の移動を開始させる（ステップＳ１５）。
【００２９】
一方、ステップＳ１１で、圧力判定部１２ｃにより、密閉伸縮光路２０の差圧が所定値以下と判定されたとき（ステップＳ１１否定）は、弁制御部１２ｄに指令して第１、第２の電磁弁１１、１２を開き（ステップＳ１２）、減圧弁１０で０．５ＭＰａに減圧されたパージガスを第１、第２の電磁弁１１、１２でさらに大気圧との差圧１０００Ｐａ程度に減圧し、差圧１０００Ｐａのパージガスを密閉伸縮光路２０内へ供給する。
【００３０】
次に、ステップＳ１３に進み、スタートから１０秒経過するまでは、ステップＳ１１〜Ｓ１３を繰り返し密閉伸縮光路２０内圧力と大気圧との差圧が所定値（５００Ｐａ）以上になるのを待ち、差圧が所定値以上になれば（ステップＳ１１肯定）、ステップＳ１５に進む。
【００３１】
ステップＳ１３でスタートから１０秒が経過していると、密閉伸縮光路２０からパージガスが漏れていると判断し、アラームを出力し（ステップＳ１４）、加工作業を開始するのを中止する。
【００３２】
密閉伸縮光路２０の圧力が所定値（５００Ｐａ）以上になり、ステップＳ１５で加工ヘッド移動指令を出力すると同時に、ステップＳ１６に進み、移動方向判定部１２ｂにより、加工ヘッド移動指令が、密閉伸縮光路２０の容積が増える方向（Ｘ軸伸縮速度とＹ軸伸縮速度の合計がプラス方向）へ移動するのか否かを判定する。
【００３３】
密閉伸縮光路２０の容積が増える方向であると判定すると（ステップＳ１６肯定）、ステップＳ１７に進み、弁制御部１２ｄに指令して第１の電磁弁１１を開き、パージガスを密閉伸縮光路２０に供給する。密閉伸縮光路２０の容積の増大速度が速いときは、第２の電磁弁１２も開き、増大速度に追従するようにし、密閉伸縮光路２０内を５００Ｐａ〜１
０００Ｐａの圧力に保つ。
【００３４】
その後、ステップＳ１９に進み、加工作業終了指令が出ていなければ（ステップＳ１９否定）、ステップＳ１６に戻り、ステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１９を繰り返し、パージガスを密閉伸縮光路２０に供給し続ける。
【００３５】
一方、ステップＳ１６で、移動方向判定部１２ｂにより、加工ヘッド移動指令が、密閉伸縮光路２０の容積が減る方向（Ｘ軸伸縮速度とＹ軸伸縮速度の合計がマイナス方向）へ移動するものであるか又は停止するものであると判定されたときは（ステップＳ１６否定）、弁制御部１２ｄに指令して第１、第２の電磁弁１１、１２を閉じる（ステップＳ１８）。
【００３６】
加工ヘッド部２６が、密閉伸縮光路２０の容積が減る方向へ移動すると、密閉伸縮光路２０内の圧力が上昇して大気圧＋１５００Ｐａ（＝第２の圧力）以上となり、チェック弁３１，３１が開いて密閉伸縮光路２０内のパージガスを排出し、密閉伸縮光路２０内の圧力は、Ｙ軸光路ジャバラ２７ａ、Ｘ軸光路ジャバラ２７ｂが破損するようなことのない大気圧＋２０００Ｐａ以下に維持される。以上説明したパージガス供給装置１００とチェック弁３１とが、圧力調整手段を構成している。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態のレーザ加工機２００は、加工ヘッド移動指令が、密閉伸縮光路２０の容積が増える方向への移動指令のときだけ、パージガスを密閉伸縮光路２０へ供給するようにし、また、チェック弁の開弁圧（クラッキング圧；第２の圧力）をパージガス供給装置１００の供給圧（第１の圧力）より高くしたので、パージガスを浪費することがない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工機は、密閉伸縮光路のパージガスを浪費することがなく、大気中の粉塵が密閉伸縮光路内に侵入することがないレーザ加工機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態を示す平面図である。
【図２】実施の形態のレーザ加工機を示す側面図である。
【図３】実施の形態のレーザ加工機の制御ブロック図である。
【図４】実施の形態のレーザ加工機の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  減圧弁
１１  第１の電磁弁
１２  第２の電磁弁
１１ａ，１２ａ  流量調整部
１３  圧力計
１４  差圧センサ
１５  制御装置
２０  密閉伸縮光路
２１  レーザ発振器
２２  レーザビーム
２３ａ  第１ベンドミラー
２３ｂ  第２ベンドミラー
２４  集光レンズ
２５  ワーク
２６  加工ヘッド部
２７ａ  Ｙ軸光路ジャバラ
２７ｂ  Ｘ軸光路ジャバラ
３１  チェック弁
３３  固定ダクト
３４  ベンドブロック
３９  パージガス供給口
１００  パージガス供給装置
２００  レーザ加工機
【図１】
2008207222.tif 000003
【図２】
2008207222.tif 000004
【図３】
2008207222.tif 000005
【図４】
2008207222.tif 000006