(57)【要約】【課題】  加工ヘッドの移動の高速化に対応した耐久性を有するシール機構を提供する。【解決手段】  少なくとも１つのスリット形成面３０を有する固定ダクト１８と、該スリット形成面３０に沿って移動可能な可動ダクト２６を設ける。固定ダクト１８には、スリット形成面３０の開放部分と前記可動ダクトとを覆うようにベルト部材３２が取り付けられている。可動ダクト２６が移動する際には、ガイド部材３４，３６によってベルト部材３２が前記可動ダクト２６を迂回するようにガイドされる。これにより、可動ダクト２６の移動が円滑に行われ、高速での移動に対しても充分な耐久性を確保することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスリット形成面を有する固定ダクトと、
該スリット形成面に沿って移動可能な可動ダクトと、
前記固定ダクトに前記スリット形成面の開放部分と前記可動ダクトとを覆うように取り付けられたベルト部材と、
前記可動ダクトが移動する際に前記ベルト部材が前記可動ダクトを迂回するように前記ベルト部材をガイドするガイド部材とを有することを特徴とするシール機構。
【請求項２】
前記可動ダクトは第２のスリット形成面を有し、
前記第２のスリット形成面に沿って移動可能な第２の可動ダクトが設けられ、
前記可動ダクトおよび／または前記第２の可動ダクトが移動する際に、前記ベルト部材が前記第２の可動ダクトを迂回しつつ前記第２のスリット形成面を覆うように前記ベルト部材をガイドする第２のガイド部材とを有することを特徴とする請求項１に記載のシール機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザ光を照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に用いるシール機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置においては、ワークに対して加工ヘッドをＸＹ平面内（あるいはＸＹＺ空間内）で相対移動させながらレーザ光を照射し、ワークの加工を行う。レーザ光を固定光源（レーザ発振器）から加工ヘッドに導くために、Ｘ軸あるいはＹ軸方向に延びる光軸ダクトが用いられる。例えば、Ｘ軸ダクトは固定され、Ｙ軸ダクトはＸ軸ダクトの一側において加工ヘッドと連動して、Ｘ軸方向に移動する。Ｘ軸ダクト内には、Ｙ軸ダクトと連動するミラーが設けられ、Ｙ軸ダクト内に向けてレーザ光の光路を水平面内で９０度変える。Ｙ軸ダクト内には、レーザ光をさらに加工ヘッドへ導くミラーが設けられている。
【０００３】
ミラーから反射されたレーザ光をダクトから導出するために、光軸ダクトの側面にはその長手方向に沿ってスリットが形成されている。このスリットを開放したままでは工場内のダストや蒸気がダクト内を汚染するので、Ｙ軸ダクトが無い開放部分のスリットを塞ぐ必要がある。従来は、Ｘ軸ダクトの側面を、２つの蛇腹状のカーテンで覆う方法が採用されている。各蛇腹は、一方の端部がＸ軸ダクトの両端部にそれぞれ固定され、他の端部はＹ軸ダクトに取り付けられる。これにより、蛇腹がＹ軸ダクトの往復動作に追随して伸縮し、Ｘ軸ダクトのＹ軸ダクトに接していないスリットの部分を覆う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の技術で用いられている蛇腹は、一般的に構造が複雑であり、耐用性に問題が有る。特に、レーザ加工装置では、生産性を向上させるために加工ヘッドの移動の高速化を図っているが、蛇腹の強度的な限界から、これ以上の高速化を追求することは困難である。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、例えば、加工ヘッドの移動の高速化に対応した耐久性を有するシール機構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】
【０００６】
請求項１に記載のシール機構は、少なくとも１つのスリット形成面を有する固定ダクトと、該スリット形成面に沿って移動可能な可動ダクトと、前記固定ダクトに前記スリット形成面の開放部分と前記可動ダクトとを覆うように取り付けられたベルト部材と、前記可動ダクトが移動する際に前記ベルト部材が前記可動ダクトを迂回するように前記ベルト部材をガイドするガイド部材とを有することを特徴とする。
なお、固定ダクト、可動ダクトの名称は、可動ダクトが固定ダクトに対して相対的に移動するという関係を示すものであり、固定ダクトが移動するものであっても、可動ダクトがそれに沿って動くものであればよい。
【０００７】
請求項２に記載のシール機構は、請求項１に記載の発明において、前記可動ダクトは第２のスリット形成面を有し、前記第２のスリット形成面に沿って移動可能な第２の可動ダクトが設けられ、前記可動ダクトおよび／または前記第２の可動ダクトが移動する際に前記ベルト部材が前記第２の可動ダクトを迂回するように前記ベルト部材をガイドする第２のガイド部材とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ベルト部材が、固定ダクトのスリット形成面の開放部分を覆って閉鎖し、ダストや蒸気等が固定ダクトに進入するのを防止する。可動ダクトが移動する際には、ガイド部材によってベルト部材が可動ダクトを迂回するようにガイドされるので、可動ダクトの移動が円滑に行われ、高速での移動に対しても充分な耐久性を確保することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、１枚のベルトによって、固定ダクトのスリット形成面と可動ダクトのスリット形成面を同時に覆うことができる。可動ダクトおよび／または第２の可動ダクトが移動する際には、第１および第２のガイド部材によってベルト部材が可動ダクトと第２の可動ダクトを迂回するようにガイドされるので、可動ダクトの移動が円滑に行われ、高速での移動に対しても充分な耐久性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１および図２は、この発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工装置を示すもので、図１には駆動系を含む全体が示され、図２には、レーザ光の経路と、ベルト部材を用いたシール機構の構造が示されている。この実施の形態では、加工ヘッド１０は、Ｚ軸（上下）方向とＸ軸方向にのみ移動可能である。被加工物であるワークＷを支持する基台１２がＹ軸方向に移動可能となっており、これにより加工ヘッド１０とワークＷがＸ軸およびＹ軸の両方向に相対移動するので、ワークＷに対する任意の形状の加工が可能となっている。
【００１１】
図１に示すように、加工ヘッド１０は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸キャリッジ１４によってＸ軸方向に移動可能に支持されている。Ｘ軸キャリッジ１４内には、ねじ軸を回転させることにより、これに螺合するナットをＸ軸方向に移動する送りねじ機構（図示略）が設けられ、ナットには、加工ヘッド１０の支持フレーム１６に連結されたアーム（図示略）が取り付けられている。このアームは、キャリッジの側面に形成されたスリットから側方に突出している。
【００１２】
Ｘ軸キャリッジ１４の上側には、これと並列にＸ軸ダクト（固定ダクト）１８が設けられ、この一端側はレーザ発振器（光源）２０のレーザ光出力部に接続されている。Ｘ軸ダクト１８の内部には、Ｙ軸ミラー２２が配置されている。Ｙ軸ミラー２２は、Ｘ軸キャリッジ１４の送りねじ機構のナットにアームを介して連結され、加工ヘッド１０と連動してＸ軸方向に移動するようになっている。Ｙ軸ミラー２２は、レーザ光をその光路を水平面内において９０度変えてＹ軸方向に反射する。Ｘ軸ダクト１８には、反射されたレーザ光を導出するために、加工ヘッド１０側の側面のほぼ全長に亘るスリット２４が形成されている。
【００１３】
Ｘ軸ダクト１８の加工ヘッド１０側の側面には、加工ヘッド１０の支持フレーム１６に連結された第２のダクト（可動ダクト）２６が設けられている。第２のダクト２６は、加工ヘッド１０とＸ軸方向に連動するようになっており、内部には、Ｘ軸ダクト１８内のＹ軸ミラー２２で反射されたレーザ光を鉛直方向下向きに反射させて、加工ヘッド１０に送るＺ軸ミラー２８が設けられている。
【００１４】
Ｘ軸ダクト１８の加工ヘッド１０側の側面（以下、スリット形成面と言う。）３０には、スリット２４の開口部を閉止するために、ベルト（ベルト部材）３２を用いたシール機構が設けられている。ベルト３２は、レーザ光導出用のスリット２４の幅より広い幅であり、充分な強度を有するとともに、表面の摩擦係数が小さいことが望ましく、その限りで、金属、樹脂等の素材が適宜に採用できる。ベルト３２の両端部は、スリット形成面３０の両端部の近傍にそれぞれ固定されている。ベルト３２の固定部に、ベルト３２のたるみを排除するために、バネによって付勢された巻き取りローラのような緊張機構を設けるようにしてもよい。
【００１５】
第２のダクト２６には、第２のダクト２６の移動位置に関わらず、ベルト３２がＸ軸ダクト１８のスリット形成面３０を覆うようにガイドするローラ（ガイド部材）が設けられている。この実施の形態では、ローラは、鉛直軸線周りに回転自在に４つが設けられている。すなわち、第２のダクト２６の内側の面（Ｘ軸ダクト１８に接する面）の左右に設けられた押えローラ３４，３４はベルト３２の外面側に接し、ベルト３２がＸ軸ダクト１８のスリット形成面３０を覆う。第２のダクト２６の外側の面の左右に設けられた迂回ローラ３６，３６は、ベルト３２の外面側に接して第２のダクト２６を迂回させる。
【００１６】
各ローラ３４，３４，３６，３６は適宜の軸受構造によって支持されており、ベルト３２が摺動する際に一体に回転して摩擦による抵抗を軽減するようになっている。ローラとベルト３２との摩擦を軽減するために、外側に有る迂回ローラ間の距離を内側に設けられた押えローラ間の距離より小さく設定し、ベルト３２の曲がり角度を鈍角とするようにしてもよい。
【００１７】
このように構成されたシール機構を有するレーザ加工装置の動作を説明する。加工ヘッド１０は、Ｘ軸キャリッジ１４の送りねじ機構によってＸ軸方向に移動し、加工ヘッド１０と一体の第２のダクト２６も移動する。Ｙ軸ミラー２２も第２のダクト２６と連動してＸ軸方向に移動するので、レーザ光はＹ軸ミラー２２によって常にＸ軸ミラーに向けて反射され、加工ヘッド１０に導かれる。
【００１８】
加工ヘッド１０および第２のダクト２６が移動すると、４つのローラ３４，３４，３６，３６によってガイドされたベルト３２は、第２のダクト２６に対してはこれを迂回するように相対移動する。一方、ベルト３２はＸ軸ダクト１８に対しては相対移動せず、常に第２のダクト２６が無い開放部分のスリット形成面３０を覆っている。したがって、スリット２４からダストや蒸気が入って内部を汚染することが防止される。ベルト３２は第２のダクト２６を迂回しているので、Ｘ軸ダクト１８のスリット形成面３０と第２のダクト２６の接続部は常に開口しており、レーザ光はスリット２４を通って第２のダクト２６に導かれる。ベルト３２は、Ｘ軸ダクト１８に対しては全体として相対移動していないので、加工ヘッド１０および第２のダクト２６の移動に対する抵抗となるのは、ベルト３２とローラの摩擦力だけであり、加工ヘッド１０の高速移動が可能となる。また、ベルト３２とローラから構成されるシール機構は、構造が簡単であり、加工ヘッド１０の高速化に対応可能な充分な耐用性を有する。
【００１９】
なお、この実施の形態では、ベルト３２を迂回させる際の摩擦を軽減するために、各ローラを軸受によって支持してその円滑な回転を確保し、また、ベルト３２とローラの表面の摩擦係数を低減させている。さらに、ベルト３２の端部に巻き取りローラのような緊張機構を設けることにより、ベルト３２のたるみ発生による摩擦を低減させることができる。
【００２０】
図３および図４は、この発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工装置を示すもので、図３には駆動系を含む全体が示され、図４には、レーザ光の経路と、ベルト３２を用いたシール機構が示されている。この実施の形態では、加工ヘッド１０が平面内においてＸ軸およびＹ軸の２つの方向に移動可能となっている。加工ヘッド１０は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸キャリッジ３８によってＹ軸方向に移動自在であり、Ｙ軸キャリッジ３８はさらにＸ軸方向に延びるＸ軸キャリッジ１４によりＸ軸方向に移動可能である。したがって、加工ヘッド１０は、水平面内において任意の位置に移動可能である。
【００２１】
第１の実施の形態と同様に、固定光源２０からのレーザ光はＸ軸ダクト１８の中に導入され、Ｙ軸ミラー２２によってＹ軸方向に反射される。Ｘ軸ダクト１８のスリット形成面３０には、Ｙ軸方向に延びるＹ軸ダクト（可動ダクト）４０がＹ軸キャリッジ３８と一体にＸ軸方向に移動自在に設置されている。Ｙ軸キャリッジ３８の内部には、先に説明したと同様の送りねじ機構が設けられ、そのナットにはアームを介して加工ヘッド１０およびＸ軸ミラー４２が取り付けられている。Ｘ軸ミラー４２は、Ｙ軸ダクト４０の内部に配置されて、Ｙ軸方向のレーザ光をＸ軸方向に反射する。また、加工ヘッド１０の上部には、第３のダクト（第２の可動ダクト）４４が一体に設けられ、この内部にはＺ軸ミラー２８が設けられている。Ｙ軸ミラー２２によってＹ軸方向に反射されたレーザ光は、Ｘ軸ミラー４２およびＺ軸ミラー２８に反射されて、加工ヘッド１０に導かれる。
【００２２】
Ｘ軸ダクト１８およびＹ軸ダクト４０のスリット形成面３０には、それぞれレーザ光を導出するためのスリット２４が設けられており、これらのスリット２４を覆うためのシール機構が設けられている。シール機構は、共通の１枚のベルト３２と、ベルト３２をガイドするためのガイド部材であるローラを有している。すなわち、Ｙ軸ダクト４０の基端部にはベルト３２を外側から押さえる押えローラ３４，３４が設けられ、Ｙ軸ダクト４０の先端部にはベルト３２を内側からガイドする迂回ローラ３６，３６が設けられている。また、第３のダクト４４の基端部にはベルト３２を外側から押さえる押えローラ４６，４６が設けられ、第３のダクト４４の先端部にはベルト３２を内側からガイドする迂回ローラ４８，４８が設けられている。ローラ４６，４６，４８，４８は第２のガイド部材を構成する。ベルト３２の固定部に、ベルト３２のたるみを排除するために、バネによって付勢された巻き取りローラのような緊張機構を設けるようにしてもよい。
【００２３】
この実施の形態のレーザ加工装置においては、加工ヘッド１０は、Ｘ軸キャリッジ１４およびＹ軸キャリッジ３８によってＸ軸およびＹ軸方向に移動し、加工ヘッド１０と一体の第３のダクト４４も移動する。Ｘ軸ダクト１８のスリット形成面３０の両端部にそれぞれ両端を固定されたベルト３２は、８つのローラ３４，３４，３６，３６，４６，４６，４８，４８によってガイドされ、Ｘ軸ダクト１８のスリット形成面３０、Ｙ軸ダクト４０の外側面および第３のダクト４４とを覆っている。この関係は、Ｙ軸ダクト４０と第３のダクト４４が移動しても変わらず、ベルト３２は常にＸ軸ダクト１８およびＹ軸ダクト４０に開口するスリット２４を覆っているので、スリット２４からダスト蒸気が入って内部を汚染することが防止される。一方、Ｘ軸ダクト１８のスリット形成面３０とＹ軸ダクト４０の接続部、およびＹ軸ダクト４０のスリット形成面３０と第３のダクト４４の接続部は常に開口しているので、レーザ光はＹ軸ミラー２２、Ｘ軸ミラー４２を介して常にＺ軸ミラー２８に向けて反射され、加工ヘッド１０に導かれる。
【００２４】
加工ヘッド１０の移動に伴い、Ｙ軸ダクト４０はＸ軸ダクト１８に沿って、第３のダクト４４はＹ軸ダクト４０に沿ってそれぞれ移動する。これに伴い、ベルト３２はＹ軸ダクト４０と第３のダクト４４を迂回するように相対移動する。ベルト３２は、Ｘ軸ダクト１８に対しては全体として相対移動していない。なお、ベルト３２の端部に巻き取りローラのような緊張機構を設けることにより、加工ヘッド１０の移動の際のベルト３２のたるみ発生による摩擦を低減させることができる。
【００２５】
この実施の形態のシール機構によれば、加工ヘッド１０が同じ平面内で２つの方向に移動する場合であって、スリット２４が形成されたスリット形成面３０を有する２つのダクト（Ｘ軸ダクト１８とＹ軸ダクト４０）が存在する場合でも、１枚のベルト３２によって２つのダクトのスリット２４を覆うことができる。ダクトどうしの接する部分にはベルト３２が存在せず、レーザ光の通過を妨げることはない。
【００２６】
図５は、この発明の第３の実施の形態に係るレーザ加工装置を示す。この図では、駆動機構については図示しておらず、レーザ光の経路とシール機構についてのみ示している。この実施の形態の加工ヘッド１０も、第２の実施の形態と同様にＸ軸およびＹ軸方向に移動可能となっているが、シール機構は、先の実施の形態のようにＸ軸ダクト１８とＹ軸ダクト５０に共通のベルト３２を用いているのではなく、別個のベルト３２’を用いている。
【００２７】
Ｙ軸ダクト５０は、Ｘ軸ダクト１８への接続側において上側に屈曲したＬ字状になっており、この短辺側部分５２には、Ｘ軸ダクト１８のＹ軸ミラー２２からのレーザ光を下側に反射する第２のＺ軸ミラー５４と、第２のＺ軸ミラー２８からのレーザ光をＹ軸方向へ反射する第２のＹ軸ミラー５６が設けられている。Ｙ軸ダクト５０の長辺側部分５８には、第２の実施の形態と同様に、内部に加工ヘッド１０と連動するＸ軸ミラー４２が設けられ、加工ヘッド１０の上部には第３のダクト（ミラーボックス）４４が設けられている。第３のダクト４４の内部にはＺ軸ミラー２８が設けられ、Ｘ軸ミラー４２からの反射光を下向きに反射して加工ヘッド１０に送るようになっている。
【００２８】
シール機構は、第１の実施の形態の場合と同じ構造のものが、Ｘ軸ダクト１８とＹ軸ダクト５０のそれぞれに設けられている。Ｘ軸ダクト１８のシール機構は、Ｘ軸ダクト（固定ダクト）１８の両端部にそれぞれ両端部を固定されたベルト３２と、Ｙ軸ダクト（可動ダクト）５０の短辺側部分５２に設けられた２対のローラ（ガイド部材）３４，３４，３６，３６から構成されている。Ｙ軸ダクト５０のシール機構は、Ｙ軸ダクト（固定ダクト）５０の両端部にそれぞれ両端部を固定されたベルト（ベルト部材）３２’と、第３のダクト（可動ダクト）４４に設けられた２対のローラ（ガイド部材）４６，４６，４８，４８から構成されている。この実施の形態のレーザ加工装置における、シール機構の動作は、基本的に先の実施の形態、特に第１の実施の形態の場合と同じであるので、説明は省略する。
なお、この実施の形態では、請求項１に記載の発明において、Ｙ軸ダクト５０は、可動ダクトとしてだけでなく、固定ダクトとしても機能する。また、第３のダクト４４は、可動ダクトとして機能する。
【００２９】
この実施の形態においては、第２の実施の形態に比べて、Ｙ軸ダクト５０の構造が複雑になり、またＸ軸ダクト１８とＹ軸ダクト５０が同じ高さレベルでないので、レーザ光を導くための１対のミラーが余分に必要であり、加工装置の全体の高さも高くなる。一方、シール機構においては、ベルト３２，３２’の長さが短いのでダクトを迂回させる際の抵抗が小さく、したがって、加工ヘッド１０の高速化に対する対応性はより高い。
【００３０】
以上、実施の形態を用いて説明したように、この発明のシール機構は、スリット形成面にベルトを取り付け、このベルトを被移動物体に対して相対移動させて被移動物体を迂回させるガイド部材を設けたものであり、構造が簡単であり、加工ヘッドの高速化に対応可能な充分な耐用性を有する。
【００３１】
なお、この発明は、上記の実施の形態によって限定されるものではなく、発明の趣旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、上記の実施の形態では、ガイド用のローラは自由回転可能であったが、被移動体であるダクトと連動して回転するようにして、ベルトの相対移動をさらに円滑化するようにしてもよい。また、上記実施の形態は、この発明のシール機構をレーザ加工装置のレーザ光案内部に用いたが、Ｘ軸キャリッジ、Ｙ軸キャリッジにおける駆動用のアームを導出するスリットをシールするために用いてもよく、その他任意の同様の構造部分に採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、例えば、レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工装置の光案内機構やキャリッジ等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１のシール機構の部分を示す斜視図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図４】図３のシール機構の部分を示す斜視図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１８  Ｘ軸ダクト（固定ダクト）
２６  第２のダクト（可動ダクト）
３０  スリット形成面
３２，３２’  ベルト（ベルト部材）
３４  押えローラ（ガイド部材）
３６  迂回ローラ（ガイド部材）
４０  Ｙ軸ダクト（可動ダクト）
４４  第３のダクト（第２の可動ダクト、可動ダクト）
４６  押えローラ（ガイド部材）
４８  迂回ローラ（ガイド部材）
５０  Ｙ軸ダクト（可動ダクト、固定ダクト）
【図１】
2005103596.tif 000003
【図２】
2005103596.tif 000004
【図３】
2005103596.tif 000005
【図４】
2005103596.tif 000006
【図５】
2005103596.tif 000007