特許 6138005 レーザ加工ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6138005

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】レーザ加工ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/064 20140101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/064 A

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-194015(P2013-194015)

(22)【出願日】2013年9月19日

(65)【公開番号】特開2015-58452(P2015-58452A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2016年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 和隆

(72)【発明者】

【氏名】古清水 洋

(72)【発明者】

【氏名】小野 育康

(72)【発明者】

【氏名】田川 省吾

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０３９５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３９５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０４８６６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−１１２６４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｂ２３Ｑ １６／００ − １６／１２

Ｆ１６Ｈ ５１／００ − ５５／３０

Ｂ２３Ｑ １／００ − １／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザビームをワークに向けて出射する光路と、
前記光路の途中に配され、前記光路の中心周りに回転駆動されるリング状の駆動回転体と、
前記光路に交差する方向から前記光路に対して出入自在とされ、前記光路に挿入された際に前記レーザビームの光軸を屈折させる傾斜ガラスと、
前記傾斜ガラスを保持するリング状の従動回転体と、
前記光路から離間した軸を中心に回動自在とされ、回動端側に前記従動回転体を回転自在に備えており、前記軸を中心に回動されることで、前記傾斜ガラスを前記光路に対して出し入れする回動アームと、
前記駆動回転体および従動回転体の一方に設けられ、回転方向に沿って等間隔に配されると共にそれぞれが放射外方向に突出した複数の同一歯形の係合歯と、
前記駆動回転体および従動回転体の他方に設けられ、前記傾斜ガラスが前記光路に挿入された際に前記係合歯と係合することで、前記駆動回転体の回転を従動回転体に伝達する係合ピンと、
を備えるレーザ加工ヘッドであって、
前記各係合歯は、歯元幅中心線に対し左右非対称で、歯元幅中心線に対し歯先部が回転方向前方に斜めに倒れた形状をなしており、
前記係合歯の回転方向後側の側壁は、歯先部に近いほど傾斜がゆるやかで歯元部に近いほど傾斜がきつくなるように傾斜した径方向外方を向いた凸湾曲面形状の誘導案内壁として構成され、
前記係合歯の回転方向前側の側壁は、回転方向に対し垂直な壁か垂直よりも径方向内方を向いた壁よりなることで前記係合ピンを拾う拾い壁として構成され、
かつ、隣接する前記係合歯間の凹部の深さが前記係合ピンの直径よりも大きく設定されていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ加工ヘッドであって、
前記係合ピンがカムフォロアで構成されていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。

【請求項3】

請求項２に記載のレーザ加工ヘッドであって、
前記カムフォロアとして、滑り軸受である無給油式のドライブッシュを軸受要素として組み込んだカムフォロアが使用されていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、レーザビームのビーム幅を拡大するために、レーザビームの光軸を屈折偏心させる傾斜ガラス（ガラスの上下の一方の面にウェッジを付けたウェッジ付きガラスも含む）を回転自在に備えたレーザ加工ヘッドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーザ切断加工が可能なレーザ加工ヘッドを用いてレーザ溶接を行う場合、ワークへ照射するレーザビームのビーム幅を拡大するために、レーザビームの光軸を屈折偏心させる傾斜ガラスを回転させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。また、ウィービング溶接を行う場合に、傾斜ガラスを回転させて、レーザビームの光軸を偏心回転させることで、溶接幅を拡大することが行われている。

【0003】

図５は特許文献１に記載のレーザ加工ヘッドの構成を示す説明図、図６はその要部の構成を示す断面図、図７〜図９はレーザ加工ヘッドの主要部分の構成および作用を説明するための平面図である。

【0004】

図５に示すように、レーザ加工ヘッド１は、産業用ロボット（図示省略）におけるロボットアーム３の先端部に適宜構成のブラケット５を介して取り付けられている。このレーザ加工ヘッド１は、ブラケット５に取り付けられた筒状の加工ヘッド本体７を備えており、加工ヘッド本体７の上部には、レーザ発振器（図示省略）に一端側が接続された光ファイバ９の他端側を保持する光ファイバホルダ１１が装着されている。

【0005】

加工ヘッド本体７の内部には、光ファイバの他端側（出射端）から出射されたレーザビームＬＢを、ワークＷに向けて出射するための光路６０が設けられており、この光路６０の途中に、光ファイバの他端側から出射されたレーザビームＬＢを平行光線化するためのコリメートレンズ１３が配置されている。

【0006】

そして、コリメートレンズ１３の下方位置には、レーザビームＬＢを集光してワークＷへ照射する集光レンズ１５が設けられると共に、アシストガスをワークＷのレーザ加工位置へ噴出するレーザノズル１７が設けられている。

【0007】

また、光ファイバホルダ１１に保持された光ファイバ９の出射端とコリメートレンズ１３との間（光路６０の途中）には、レーザビームＬＢの光軸ＬＡに対して傾斜した傾斜ガラス１９を備えた筒状のガラスホルダ２１が設けられている。

【0008】

ガラスホルダ２１および傾斜ガラス１９は、光路６０に交差する方向から光路６０に対して出入自在とされており、傾斜ガラス１９は、光路６０に挿入された際に、レーザビームＬＢの光軸を屈折偏心させる働きをなす。ガラスホルダ２１は、屈折ユニット格納部３５内に回転自在に配置されている。

【0009】

図６に示すように、屈折ユニット格納部３５は、周壁３７を備えたボックス本体３９を主体に構成されており、周壁３７の上部に上部プレート４１を取り付けることによって、屈折ユニット格納部３５の内部は密封した格納室４３となっている。そして、上部プレート４１上に、光ファイバ９を保持した光ファイバホルダ１１が固定されている。また、ボックス本体３９における底部３９Ｂの下部には、複数の支柱４５を介して支持プレート４７が固定されている。

【0010】

ボックス本体３９の底部３９Ｂと支持プレート４７には、複数の軸受を介して中空状の従動プーリ４９が回転自在に支持されている。この従動プーリ４９の軸心は、光ファイバホルダ１１の軸心と一致しており、光ファイバホルダ１１の内部空間から従動プーリ４９の内部空間までが、貫通した光路６０の一部を構成している。

【0011】

従動プーリ４９は、ボックス本体３９の外側に備えられたモータ５１に連動連結されている。即ち、従動プーリ４９には、図６に示すように、モータ５１によって回転される駆動プーリ５３に掛け回したタイミングベルト５５が巻回されており、モータ５１を回転させることによって、従動プーリ４９が回転するようになっている。

【0012】

従動プーリ４９の上端部は格納室４３内に突出しており、この従動プーリ４９の上端面に、図８に示すように、リング状の駆動回転体５７が、複数のボルトなどの固定具５９によって一体的に取り付けられている。そして、従動プーリ４９に一体化された駆動回転体５７は、光路６０の中心周りに回転駆動されるようになっている。

【0013】

駆動回転体５７は、図８及び図９に示すように、放射外方向へ突出した複数の同一歯形の係合歯６１を外周面に周方向（回転方向）に等間隔に備えている。各係合歯６１は、歯元幅中心線に対して左右対称の略三角形状をなしており、歯元部から歯先部に行くほど窄まった形状をなしている。換言すれば、駆動回転体５７は、各係合歯６１の間に、放射外方向に行くほど次第に広くなる形状の複数の凹部６３を等間隔に備えた構成である。

【0014】

図６〜図８に示すように、格納室４３内であって駆動回転体５７から離れた位置（光路６０から離間した位置）には、駆動回転体５７の軸心と平行な回動支持軸６５が回動自在に備えられている。より詳細には、回動支持軸６５の下部は、ボックス本体３９の底部３９Ｂに備えた軸受６７に回転自在に支持されており、回動支持軸６５の上部は、上部プレート４１に備えた軸受６９に回転自在に支持されている。そして、回動支持軸６５の上端部は、上部プレート４１上に装着したモータなどのロータリーアクチュエータ７１の回転軸７３とカップリング７５を介して連動連結されている。

【0015】

この回動支持軸６５には回動アーム７７の基端部側が一体的に固定されており、回動アーム７７の先端側（回動端側）には、傾斜ガラス１９を備えたガラスホルダ２１が、従動回転体７９を介して回転自在に装着されている。即ち、ガラスホルダ２１を保持したリング状の従動回転体７９が、軸受８１を介して回動アーム７７に回転自在に取り付けられている。

【0016】

そして、ロータリーアクチュエータ７１を駆動して、回動アーム７７を回動支持軸６５を中心にして往復回動させることにより、傾斜ガラス１９を、図７に示すように、レーザビームＬＢの光路６０に対応した位置に挿入したり、図８に示すように、レーザビームＬＢの光路６０から離反した後退位置に位置決めしたりすることができるようになっている。なお、回動アーム７７を後退位置へ回動したときに、回動アーム７７に当接して衝撃を緩和するストッパ８５が、ボックス本体３９の記周壁３７の内面に備えられている。

【0017】

また、図６及び図９に示すように、従動回転体７９の下部には、駆動回転体５７に設けた係合歯６１に係合可能な円柱形状の係合ピン８３が突設されている。この係合ピン８３は、傾斜ガラス１９が光路６０に挿入された際に、駆動回転体５７の係合歯６１と噛み合い、これにより、駆動回転体５７の回転を従動回転体７９に伝達する役目を果たす。

【0018】

以上の構成において、図８に示すように、傾斜ガラス１９がレーザビームＬＢの光路６０から外れた位置にあるときには、光ファイバ９の出射端から出射されたレーザビームＬＢは、直進してコリメートレンズ１３へ直接入射され、レーザ切断加工等を行うことになる。

【0019】

一方、図８に示す状態から回動アーム７７を反時計回り方向に回動させると、傾斜ガラス１９は、図７に示すように、レーザビームＬＢの光路６０中に進入して位置決めされる。またこの状態に至る過程で、図９に示すように、ガラスホルダ２１を保持する従動回転体７９の下部の係合ピン８３が、駆動回転体５７の係合歯６１間の凹部６３内に入り込んで係合歯６１と係合し、最終的に係合ピン８３と係合歯６１が係合した状態で、駆動回転体５７の軸心と従動回転体７９の軸心とが一致する。

【0020】

従って、この状態で、駆動回転体５７と一体化された従動プーリ４９をモータ５１により回転させると、係合歯６１および係合ピン８３を介して、駆動回転体５７の回転が従動回転体７９に伝達され、傾斜ガラス１９が回転する。それにより、傾斜ガラス１９によって屈折されたレーザビームＬＢの光軸が偏心回転することとなり、レーザビームＬＢのビーム幅が拡大することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0021】

【特許文献1】特開２０１３−３９５９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

ところで、前述した特許文献１に記載のレーザ加工ヘッド１においては、駆動回転体５７が回転して従動回転体７９に回転を伝えるときに、略三角形状の係合歯６１間の放射外方向に広がった凹部６３から係合ピン８３が抜ける可能性があることが分かった。

【0023】

そこで、本出願人は、図８に示した略三角形状の係合歯６１を有する駆動回転体５７の代わりに、図１０〜図１２に示すように、側面視形状が略長方形状の係合歯２１０を有し、係合歯２１０間に溝型の凹部２２０を有する駆動回転体２００を用いたレーザ加工ヘッドを開発した。

【0024】

このように係合歯２１０の歯形を略長方形状にした場合、図１２に示すように、係合歯２１０の回転方向Ｒ１の後側の側壁２１２、即ち、歯先部２１１から回転方向Ｒ１の後側に隣接する係合歯２１０との間の凹部２２０の谷底部２２１に至る後側の側壁２１２、および、係合歯２１０の回転方向Ｒ１の前側の側壁２１２、即ち、歯先部２１１から回転方向Ｒ１の前側に隣接する係合歯２１０との間の凹部２２０の谷底部２２１に至る前側の側壁２１３が、共に同一形状で回転方向Ｒ１にほぼ垂直な壁面となる。

【0025】

また、係合歯２１０の歯先部２１１は、駆動回転体２００の回転中心と同心の円弧に沿った円周壁として形成されている関係で、歯先部２１１の回転方向の両端から側壁２１２、２１３に至る部分に、角をとるためのアール部２１１ａが設けられている。

【0026】

この構成の駆動回転体２００を使用した場合、係合歯２１０間の凹部２２０に係合ピン８３が嵌まった状態で駆動回転体２００が回転した際に、係合ピン８３が係合歯２１０の前側の回転方向Ｒ１にほぼ垂直な側壁２１３によって拾われやすくなる。そのため、係合ピン８３が凹部２２０から抜けにくくなり、特許文献１に記載のレーザ加工ヘッド１における問題点が解消される。

【0027】

しかし、図１０に示すように、回動アーム７７を矢印Ｒ２方向（傾斜ガラス１９を光路６０に挿入する方向）に回動させた場合、係合ピン８３は、まず図１２（ａ）に示すように、係合歯２１０の歯先部２１１の外周に回動による押圧力Ｆを持って当たり、その状態で駆動回転体２００が矢印Ｒ１方向に回転することで、係合ピン８３は歯先部２１１に当接しながら移動し、アール部２１１ａを過ぎた段階で、図１１および図１２（ｂ）に示すように凹部２２０に嵌まり、凹部２２０の谷底部２２１に押圧力Ｆを持って当たることになる。つまり、係合ピン８３は、係合歯２１０と係合する際に、歯先部２１１の外周と凹部２２０の谷底部２２１との２カ所に２回衝突することになる。

【0028】

係合ピン８３は、回転自在のローラやカムフォロアで構成されているので、歯先部２１１の外周に当接しながら凹部２２０に向けて移動する際に、転がり移動することになるが、上記のレーザ加工ヘッドの場合、係合歯２１０の歯先部２１１の外周と凹部２２０の谷底部２２１に対する２回の衝突を繰り返すことで、衝撃により係合ピン８３が回転不良を起こしやすくなり、係合ピン８３の損耗が激しくなる問題があることが分かった。

【0029】

本発明は、上記事情を考慮し、係合ピンが係合歯に係合する際の衝撃を緩和して、係合ピンの損耗リスクを減じることができ、これにより、係合ピンの耐久性を向上して、傾斜ガラスを回転させる機構の信頼性を高めることができるレーザ加工ヘッド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】

【0030】

上記課題を解決するために、請求項１の発明のレーザ加工ヘッドは、レーザビームをワークに向けて出射する光路と、前記光路の途中に配され、前記光路の中心周りに回転駆動されるリング状の駆動回転体と、前記光路に交差する方向から前記光路に対して出入自在とされ、前記光路に挿入された際に前記レーザビームの光軸を屈折させる傾斜ガラスと、前記傾斜ガラスを保持するリング状の従動回転体と、前記光路から離間した軸を中心に回動自在とされ、回動端側に前記従動回転体を回転自在に備えており、前記軸を中心に回動されることで、前記傾斜ガラスを前記光路に対して出し入れする回動アームと、前記駆動回転体および従動回転体の一方に設けられ、回転方向に沿って等間隔に配されると共にそれぞれが放射外方向に突出した複数の同一歯形の係合歯と、前記駆動回転体および従動回転体の他方に設けられ、前記傾斜ガラスが前記光路に挿入された際に前記係合歯と係合することで、前記駆動回転体の回転を従動回転体に伝達する係合ピンと、を備えるレーザ加工ヘッドであって、前記各係合歯は、歯元幅中心線に対し左右非対称で、歯元幅中心線に対し歯先部が回転方向前方に斜めに倒れた形状をなしており、前記係合歯の回転方向後側の側壁は、歯先部に近いほど傾斜がゆるやかで歯元部に近いほど傾斜がきつくなるように傾斜した径方向外方を向いた凸湾曲面形状の誘導案内壁として構成され、前記係合歯の回転方向前側の側壁は、回転方向に対し垂直な壁か垂直よりも径方向内方を向いた壁よりなることで前記係合ピンを拾う拾い壁として構成され、かつ、隣接する前記係合歯間の凹部の深さが前記係合ピンの直径よりも大きく設定されていることを特徴とする。

【0031】

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ加工ヘッドであって、前記係合ピンがカムフォロアで構成されていることを特徴とする。

【0032】

請求項３の発明は、請求項２に記載のレーザ加工ヘッドであって、前記カムフォロアとして、滑り軸受である無給油式のドライブッシュを軸受要素として組み込んだカムフォロアが使用されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0033】

請求項１の発明によれば、係合歯の前側の側壁が、回転方向に対し垂直な壁か垂直よりも径方向内方を向いた壁よりなる拾い壁として構成されており、かつ、隣接する係合歯間の凹部の深さが係合ピンの直径よりも大きく設定されているので、係合歯の回転中に係合ピンが凹部から抜ける心配がない。

【0034】

また、各係合歯が、歯元幅中心線に対し左右非対称で、歯元幅中心線に対し歯先部が回転方向前方に斜めに倒れた形状をなしており、係合歯の回転方向後側の側壁が、歯先部に近いほど傾斜がゆるやかで歯元部に近いほど傾斜がきつくなるように傾斜した径方向外方を向いた凸湾曲面形状の誘導案内壁として構成されているので、係合ピンが係合歯の歯先部に当たった後は、誘導案内壁に沿ってスムーズに衝撃なく凹部に到達する。従って、係合歯の歯先部に係合ピンが当たるときの１回の衝撃だけで係合が成立し、衝撃回数が少なくなる分、係合ピンの損耗リスクが減り、それにより、係合ピンの耐久性が向上して、傾斜ガラスを回転させる機構の信頼性を高めることができる。

【0035】

請求項２の発明によれば、係合ピンがカムフォロアで構成されているので、係合歯と係合するときに、係合歯の歯面に沿って転がりながら凹部に嵌まることになり、摺動による損耗が少ない。

【0036】

請求項３の発明によれば、カムフォロアとして、滑り軸受である無給油式のドライブッシュを軸受要素として組み込んだカムフォロアが使用されているので、軸受要素としてコロを使用する形式のカムフォロアのようにフレッチング摩耗を起こすおそれがなく、一層の耐久性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の実施形態のレーザ加工ヘッドに使用される駆動回転体の構成図で、（ａ）は全体平面図、（ｂ）はその一部の拡大図である。

【図2】前記レーザ加工ヘッドにおいて、駆動回転体の係合歯の後側の側壁である誘導案内壁に係合ピンが当たっている状態を示す平面図である。

【図3】前記レーザ加工ヘッドにおいて、駆動回転体の係合歯間の凹部に係合ピンが嵌まった状態を示す平面図である。

【図4】前記駆動回転体の係合歯と係合ピンの関係を示す拡大図で、（ａ）は係合歯の後側の側壁である誘導案内壁に係合ピンが当たっている状態を示す図、（ｂ）は係合歯間の凹部に係合ピンが嵌まった状態を示す図である。

【図5】従来および本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの全体構成を示す説明図である。

【図6】従来および本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。

【図7】同レーザ加工ヘッドの主要部分の構成および作用を説明するための平面図である。

【図8】従来の駆動回転体を使用したレーザ加工ヘッドの主要部分の構成および作用を説明するための平面図である。

【図9】従来の駆動回転体を使用したレーザ加工ヘッドの主要部分の構成および作用を説明するための平面図である。

【図10】従来のレーザ加工ヘッドの問題点を改善するために本発明者が先に開発したレーザ加工ヘッドの主要部分の構成および作用を説明するための平面図である。

【図11】同レーザ加工ヘッドの主要部分の構成および作用を説明するための平面図である。

【図12】従来の係合歯と係合ピンの関係を示す拡大図で、（ａ）は係合ピンが係合歯の歯先部の外周に当たっている状態を示す図、（ｂ）は係合ピンが係合歯間の凹部に入ろうとしている状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

【0039】

本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドは、前述した図５〜図９の従来のレーザ加工ヘッド１における駆動回転体５７に代えて、図１に示す駆動回転体１００を使用したものであり、その他の構成は、従来のレーザ加工ヘッド１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0040】

図１（ａ）に示すように、従動プーリ４９（図６参照）に結合される駆動回転体１００は、光路６０（図６参照）の中心Ｏを中心として一定方向（矢印Ｒ１方向）に回転駆動されるものであり、外周部に、回転方向Ｒ１に沿って等間隔に配された複数の係合歯１１０を有している。係合歯１１０は、それぞれが放射外方向に突出した同一歯形のもので、隣接する係合歯１１０間が凹部１２０となっている。

【0041】

一方、ガラスホルダ２１を保持する従動回転体７９（図６参照）は、傾斜ガラス１９が光路６０に挿入された際に係合歯１１０と係合することで、駆動回転体１００の回転を従動回転体７９に伝達する係合ピン８３を有している。係合ピン８３としては、滑り軸受である無給油式のドライブッシュを軸受要素として組み込んだカムフォロアが使用されている。

【0042】

各係合歯１１０は、図１（ｂ）に示すように、歯元幅１１０Ｗの中心線１１０Ｌに対し左右非対称で、歯元幅中心線１１０Ｌに対し歯先部１１１が回転方向前方に斜めに倒れた形状をなしている。しかも、係合歯１１０の回転方向後側の側壁、即ち、歯先部１１１から回転方向後側に隣接する係合歯１１０との間の凹部１２０の谷底部１２１に至る後側の側壁は、歯先部１１１に近いほど傾斜がゆるやかで歯元部１１４に近いほど傾斜がきつくなるように傾斜した、径方向外方を向いた凸湾曲面形状の誘導案内壁１１２として構成されている。つまり、誘導案内壁１１２は、歯先部１１１側が緩斜面１１２ｂとして形成され、凸湾曲面１１２ｂを経て、凹部１２０の谷底部１２１に至る部分が急斜面１１２ｃとして形成されており、全体が滑らかに連続した曲面として構成されている。

【0043】

また、係合歯１１０の回転方向前側の側壁は、回転方向に対し垂直な壁か垂直よりも径方向内方を向いた壁よりなることで係合ピンを拾う拾い壁１１３として構成されている。つまり、拾い壁１１３は、回転方向Ｒ１に対し垂直な面を１１３Ｋとすると、垂直な面１１３Ｋよりも回転方向Ｒ１の後側に凹んだ形状に形成されている。

【0044】

また、隣接する係合歯１１０間の凹部１２０の深さ１２０Ｈは、係合ピン８３の直径よりも大きく設定されている。

【0045】

次に作用を説明する。

【0046】

図２は、実施形態のレーザ加工ヘッドにおいて、駆動回転体１００の係合歯１１０の後側の側壁である誘導案内壁１１２に係合ピン８３が当たっている状態を示す平面図、図３は、駆動回転体１００の係合歯１１０間の凹部１２０に係合ピン８３が嵌まった状態を示す平面図、図４は、駆動回転体１００の係合歯１１０と係合ピン８３の関係を示す拡大図で、図４（ａ）は係合歯１１０の後側の側壁である誘導案内壁１１２に係合ピン８３が当たっている状態を示す図、図４（ｂ）は係合歯１１０間の凹部１２０に係合ピン８３が嵌まった状態を示す図である。

【0047】

実施形態の構成のレーザ加工ヘッドにおいて、図２に示すように、回動支持軸６５を中心にして回動アーム７７を矢印Ｒ２方向に回動させると、あるタイミングで、図４（ａ）にも拡大して示すように、係合ピン８３が係合歯１１０の誘導案内壁１１２に当たる。この状態で係合歯１１０が矢印Ｒ１方向に回転すると、回動アーム７７の回動力により誘導案内壁１１２に当接力Ｆで押し付けられた係合ピン８３は、係合ピン８３を支持する従動回転体７９が回動アーム７７に回転自在に支持されていることにより、図３および図４（ｂ）に示すように、誘導案内壁１１２に沿って凹部１２０に到達する。

【0048】

このように係合ピン８３が歯先部１１１の外周に当たって係合歯１１０間の凹部１２０に嵌まる際に、係合歯１１０が歯元幅中心線１１０Ｌに対し左右非対称で、歯元幅中心線１１０Ｌに対し歯先部１１１が回転方向前方に斜めに倒れた形状をなしており、かつ、係合歯１１０の回転方向後側の側壁が、歯先部１１１に近いほど傾斜がゆるやかで歯元部１１４に近いほど傾斜がきつくなるように傾斜した径方向外方を向いた凸湾曲面形状の誘導案内壁１１２として構成されていることにより、係合ピン８３が係合歯１１０の歯先部１１１の外周に当たった後に誘導案内壁１１２に沿ってスムーズに衝撃なく凹部１２０に到達することになる。

【0049】

従って、係合歯１１０の歯先部１１１の外周に係合ピン８３が当たるときの１回の衝撃だけで係合ピン８３と係合歯１１０の係合が成立し、衝撃回数が少なくなる分、係合ピン８３の損耗リスクが減り、これにより、係合ピン８３の耐久性が向上して、傾斜ガラス１９を回転させる機構の信頼性が高まる。

【0050】

そして、係合歯１１０と係合ピン８３の係合が成立した状態で、駆動回転体１００が回転することにより、駆動回転体１００の回転が係合歯１１０および係合ピン８３を介して従動回転体７９に伝達され、これにより、傾斜ガラス１９が回転して、光路６０を通るレーザビームの光軸が屈折した状態で偏心回転することとなり、レーザビームのビーム幅が拡大する。

【0051】

このように、係合歯１１０と係合ピン８３の係合が成立した状態で駆動回転体１００が回転する際に、係合歯１１０の前側の側壁が、回転方向Ｒ１に対し垂直な壁か垂直よりも径方向内方を向いた壁よりなる拾い壁１１３として構成されており、かつ、隣接する係合歯１１０間の凹部１２０の深さが係合ピン８３の直径よりも大きく設定されていることにより、係合ピン８３が確実に拾い壁１１３に拾われる。そして、係合歯１１０の回転中に係合ピン８３が凹部１２０から抜ける心配がなくなる。

【0052】

また、この実施形態では、係合ピン８３がカムフォロアで構成されているので、係合歯１１０と係合するときに、係合歯１１０の歯面に沿って転がりながら凹部１２０に嵌まることになり、摺動による損耗が少なくなる。しかも、カムフォロアとして、滑り軸受である無給油式のドライブッシュを軸受要素として組み込んだカムフォロアが使用されているので、軸受要素としてコロを使用する形式のカムフォロアのようにフレッチング摩耗を起こすおそれがなく、一層の耐久性の向上が図れる。

【0053】

なお、前記実施形態では、駆動回転体１００に係合歯１１０が設けられ、従動回転体７９に係合ピン８３が設けられている場合を示したが、この逆に、駆動回転体に係合ピンが設けられ、従動回転体に係合歯が設けられていても、同様の効果を得ることができる。つまり、駆動回転体と従動回転体の構成が逆になっていてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ レーザ加工ヘッド
１９ 傾斜ガラス
６０ 光路
６５ 回動支持軸
７７ 回動アーム
７９ 従動回転体
８３ 係合ピン
１００ 駆動回転体
１１０ 係合歯
１１１ 歯先部
１１０Ｌ 歯元幅中心線
１１０Ｗ 歯元幅
１１２ 誘導案内壁
１１３ 拾い壁
１１４ 歯元部
１２０ 凹部
１２０Ｈ 凹部の深さ
ＬＢ レーザビーム
ＬＡ レーザビームの光軸
Ｗ ワーク
Ｒ１ 駆動回転体の回転方向
Ｏ 光路の中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】