特開 2022-116740 レーザー加工装置及びレーザー加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022116740

(43)【公開日】2022-08-10

(54)【発明の名称】レーザー加工装置及びレーザー加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/142 20140101AFI20220803BHJP

【ＦＩ】

B23K26/142

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021013068

(22)【出願日】2021-01-29

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-08-11

(71)【出願人】

【識別番号】593032916

【氏名又は名称】武井電機工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504209655

【氏名又は名称】国立大学法人佐賀大学

(74)【代理人】

【識別番号】100114627

【弁理士】

【氏名又は名称】有吉 修一朗

(74)【代理人】

【識別番号】100182501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100175271

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 宣圭

(74)【代理人】

【識別番号】100190975

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 聡子

(72)【発明者】

【氏名】野村 進二

(72)【発明者】

【氏名】橋本 時忠

(72)【発明者】

【氏名】住 隆博

(72)【発明者】

【氏名】桑原 太郎

(72)【発明者】

【氏名】前山 大輔

(72)【発明者】

【氏名】宮津 匡

(72)【発明者】

【氏名】納富 純一

(72)【発明者】

【氏名】池田 圭太

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD07

4E168CB04

4E168CB07

4E168EA15

4E168FB05

4E168FC01

4E168FC04

4E168FC07

(57)【要約】

【課題】ワークをレーザー加工する装置の加工領域に吸気部へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、副次物を効率的に取り込んで除去することができるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】レーザー加工装置Ｌは、被加工物であるワークを搬送するワーク搬送部２と、ワーク搬送部２が通る略密閉された空間内に設けられた加工領域３と、加工領域３で搬送されるワークのレーザー加工を行うレーザー装置と、加工領域３においてワーク搬送部２の下流側に設けられた吸気口４１で加工領域３の空気を吸引して外部へ誘導し、誘導経路にレーザー加工によりワークから発生する副次物を捕集するフィルターを有する吸気装置４と、加工領域３においてワーク搬送部２の上流側に設けられており、加工領域３に外気を取り入れるパンチングメタル３６を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物であるワークを搬送するワーク搬送部と、
該ワーク搬送部が通る略密閉された空間内に設けられた加工領域と、
該加工領域で搬送される前記ワークのレーザー加工を行うレーザー装置と、
前記加工領域において、前記ワーク搬送部の下流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられた吸気口から空気を吸引して前記加工領域の外部へ誘導し、誘導した空気に含まれている前記レーザー加工により発生した副次物をフィルターで捕集して、清浄化した空気を排出する吸気部と、
前記加工領域において、前記ワーク搬送部の上流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられており、外気を取り入れる外気取入口とを備える
レーザー加工装置。

【請求項2】

前記外気取入口の開口部の形状、大きさ或いは位置を調節するシャッター部材を備える
請求項１記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

前記外気取入口に、前記外気取入口を通る空気に所定の通気抵抗を与える通気抵抗部材を備える
請求項１又は２記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

前記通気抵抗部材が多孔板である
請求項４記載のレーザー加工装置。

【請求項5】

前記吸気口の近傍に前記吸気口に向かう空気流の流線を誘導して整える整流板を備える
請求項１、２、３又は４記載のレーザー加工装置。

【請求項6】

前記外気取入口と前記吸気口の幅が前記加工領域と略同じ幅を有する
請求項１、２、３、４又は５記載のレーザー加工装置。

【請求項7】

被加工物であるワークを搬送するワーク搬送部が通る略密閉された空間を有する加工領域において、前記ワーク搬送部の下流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられた吸気口から前記加工領域の空気を吸引し、これに伴い、前記加工領域において前記ワーク搬送部の上流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられた外気取入口から外気を取り入れて、前記加工領域内の前記ワーク搬送部に沿う安定した空気流をつくる工程と、
前記加工領域において、前記ワークを前記ワーク搬送部で下流側へ搬送しながら、レーザー加工を行うレーザー加工工程と、
前記加工領域において、前記吸気口から前記レーザー加工により発生した副次物を前記空気流に乗せて吸引し、前記副次物を前記加工領域の外部へ誘導して、誘導経路に設けたフィルターで前記副次物を捕集し、清浄化した空気を排出する副次物吸引工程とを備える
レーザー加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工装置及びレーザー加工方法に関するものである。詳しくは、被加工物であるワークをレーザー加工する際に加工領域に発生する副次物を吸引して除去するものにおいて、加工領域に吸気部へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、副次物を効率的に取り込んで除去することができるものに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザー加工を高効率で行うため、ガルバノスキャナを使用して高速でレーザー光を走査する方法がある。この方法によれば、例えばレーザー光が走査される加工領域を広くしたり、加工領域へワークを連続的に供給したりすることにより、処理能力を更に向上させることが可能になる。

【0003】

しかしながら、このように高い処理能力を以て加工を行う場合、単位時間当たりのワークから発生する煙や蒸気、或いは焼滓等の副次物の量は、当然に増加する。そして、この副次物が加工領域に滞留したり浮遊したりすると、レーザー光が副次物に当たって吸収され、ワークの加工不良が生じたり、加工効率が低下したりする問題を生じていた。

【0004】

このように、各種レーザー加工装置においては、レーザー加工の際に発生する副次物を効率よく取り込んで加工領域から除去することが重要になり、このような装置の一例として、例えば、特許文献１に記載の「レーザーマーキング装置」がある。

【0005】

このレーザーマーキング装置は、印字中の副次物の発生に起因する印字品質低下を防止するもので、レーザー光は、ガルバノスキャナにより被マーキング対象物上に照射され、被マーキング対象物の印字領域を流れる空気流の風下側から風上側に向かって順に印字するようにレーザー光を制御するようになっている。

【0006】

また、被マーキング対象物の設置部近傍には、上記空気流をつくる吸気装置が設けられている。吸気装置は、被マーキング対象物の近傍に開口する吸気ダクトと吸気ファンとを備えており、吸気ファンを駆動して被マーキング対象物の近傍の空気を吸引して吸気ダクトに向かう空気流を生じさせ、レーザー光の照射によって印字領域に生じた副次物を吸気ダクトにより吸引して外部へ排出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００２－２２４８６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記従来のレーザーマーキング装置には、次のような課題があった。
すなわち、装置の稼動の際には、吸気ファンを駆動して被マーキング対象物の近傍の空気を吸引して吸気ダクトに向かう空気流を生じさせるが、印字領域（加工領域）は広い空間に開放されているため、空気流で副次物を取り込んで除去するという点においては、きわめて効率が悪かった。

【0009】

つまり、明細書の説明（特許文献１の段落番号〔００１３〕に記載）では、稼動の際に吸気ダクトに向かう矢印方向に空気流が生じるとされているが、吸気ダクトの吸引口にごく近いところではこのような空気流が生じるとしても、吸気ダクトからやや離れたところでは、空間が大きすぎて吸気による空気の流れの制御がされにくく、説明されているような安定的な流れは生じにくい。

【0010】

したがって、レーザー加工の際に加工領域に生じた副次物を充分に除去することは難しく、副次物の一部が加工領域に滞留したり浮遊したりするために、結果的にワークの加工不良が生じたり、加工効率が低下したりするという問題は、依然として解消されていなかった。

【0011】

本発明は、以上の点を鑑みて創案されたものであり、ワークをレーザー加工する際に発生する副次物を吸引して除去するものにおいて、加工領域に吸気部へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、副次物を効率的に取り込んで除去することができるレーザー加工装置及びレーザー加工方法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】

【0012】

（１）上記の目的を達成するために本発明は、被加工物であるワークを搬送するワーク搬送部と、該ワーク搬送部が通る略密閉された空間内に設けられた加工領域と、該加工領域で搬送される前記ワークのレーザー加工を行うレーザー装置と、前記加工領域において、前記ワーク搬送部の下流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられた吸気口から空気を吸引して前記加工領域の外部へ誘導し、誘導した空気に含まれている前記レーザー加工により発生した副次物をフィルターで捕集して、清浄化した空気を排出する吸気部と、前記加工領域において、前記ワーク搬送部の上流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられており、外気を取り入れる外気取入口とを備えるレーザー加工装置である。

【0013】

本発明のレーザー加工装置によれば、ワーク搬送部によって被加工物であるワークが搬送される。ワーク搬送部は、略密閉された空間内に設けられた加工領域を通るので、ワーク搬送部で搬送されるワークも加工領域を通る。

【0014】

一方、加工領域では、ワーク搬送部の下流側のワーク搬送部近傍に設けられた吸気口で加工領域の空気が吸引され、外部へ誘導される。これにより、空間が略密閉されている加工領域内の空気は負圧となり、加工領域においてワーク搬送部の上流側のワーク搬送部近傍に設けられた外気取入口から、加工領域内へ外気が取り入れられる。この空気の取り入れは、強制でなく、いわゆる自然給気となる。

【0015】

これにより、加工領域には、上流側の外気取入口から下流側の吸気口へ流れる空気流が生じる。この空気流は、加工領域の、外気取入口で外部と通じてはいるが略密閉された空間内に生じているので、外気取入口から吸気口へ続く各流線が流れ方向と平行かつ互いに平行な層流又は層流に近い安定的な流れとなる。

【0016】

そして、ワークは、加工領域でワーク搬送部により搬送されながら、レーザー装置によって所定のレーザー加工が行われる。レーザー加工によって、加工領域内で搬送されるワークの様々な箇所で、煙や蒸気、或いは焼滓等の副次物が発生する。

【0017】

これらの副次物は、外気取入口から吸気口へ向かって流れる上記空気流に乗せられて、吸気口から空気と共に吸引され、加工領域の外部へ誘導され、誘導経路にあるフィルターで捕集されて、清浄化した空気は排出される。
このように、本発明のレーザー加工装置は、加工領域に外気取入口から吸気部の吸気口へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、この空気流で副次物を効率的に取り込んで、副次物を誘導経路にあるフィルターで捕集して、加工領域から除去することができる。

【0018】

（２）本発明に係るレーザー加工装置は、前記外気取入口の開口部の形状、大きさ或いは位置を調節するシャッター部材を備える構成とすることができる。

【0019】

この場合は、開口部の形状、大きさ或いは位置を調節することにより、外気取入口から取り入れられる空気流の断面形状、すなわち空気流の厚さや幅又は太さ等を調節することが可能になる。

【0020】

或いは、外気が取り入れられる位置の調節、つまり、外気取入口から入る空気流の高さを吸気口と同じ高さに揃えて空気流をより安定させたり、副次物が浮遊しにくいように下降しながら吸気口へ向かう空気の斜行流をつくるために外気取入口の上部を一部開口したりする等、適宜調節することができる。

【0021】

（３）本発明に係るレーザー加工装置は、前記外気取入口に、前記外気取入口を通る空気に所定の通気抵抗を与える通気抵抗部材を備える構成とすることができる。

【0022】

この場合は、吸気口からの吸気によって外気取入口から加工領域に入ってくる空気流は、通気抵抗部材が吸気口からの吸気により生じる空気流に抗うような作用をするため、吸気口に近い空気流は外気取入口を通る速度が遅い空気流を引っ張るように移動するので、外気取入口から吸気口へ向かう空気流は、更に安定した流れとなる。

【0023】

加工領域において安定的に流れる空気流は、レーザー加工により加工領域に生じた副次物を空気流の中に取り込んで副次物と共に吸気口へ移動する。この際の副次物の取り込みは、空気流が安定的な流れであるため、流れをそれ程乱すことなく効率的に行われ、副次物を空気流に乗せて吸気口へ送ることができる。また、副次物は安定的な空気流からは離脱しにくく、浮遊もしにくい。

【0024】

（４）本発明に係るレーザー加工装置は、前記通気抵抗部材が多孔板である構成とすることができる。

【0025】

この場合は、多孔板は板体に多数設けられた孔を空気が通ることにより、通過する空気に対して通気抵抗を与えることができ、孔の大きさ、或いは孔を設ける密度（孔の単位面積当たりの個数）を調節することにより、通気抵抗の調節も可能である。
また、通気抵抗部材を多孔板とした場合の作用は、上記（３）の外気取入口に通気抵抗部材を備える場合と略同様である。

【0026】

（５）本発明に係るレーザー加工装置は、前記吸気口の近傍に前記吸気口に向かう空気流の流線を誘導して整える整流板を備える構成とすることができる。

【0027】

この場合は、吸気口の近傍に前記吸気口に向かう空気流の流線を誘導して整える整流板を備えるので、空気流が吸気口に入る際に流線が誘導され整うので、空気流の乱れを抑止することができる。これにより、空気流の近傍又は離れた場所での渦流や乱流が発生しにくく、空気流が安定して維持されるので、空気流による副次物の取り込みを更に効率的に行なうことができる。

【0028】

（６）本発明に係るレーザー加工装置は、前記外気取入口と前記吸気口の幅が前記加工領域と略同じ幅を有する構成とすることもできる。

【0029】

この場合は、通常は処理能力を充分に確保するために比較的大きく設定される加工領域は必然的に幅が広くなるので、吸気口と外気取入口の幅も広くなり、つくられる空気流の幅も同じく広くなる。しかも、ワーク搬送部で搬送されるワークから発生する副次物を加工領域の全幅に亘り吸気口で一挙に吸引して外部へ排出することが可能になり、処理能力を更に高めることができる。

【0030】

（７）上記の目的を達成するために本発明は、被加工物であるワークを搬送するワーク搬送部が通る略密閉された空間を有する加工領域において、前記ワーク搬送部の下流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられた吸気口から前記加工領域の空気を吸引し、これに伴い、前記加工領域において前記ワーク搬送部の上流側の前記ワーク搬送部近傍に設けられた外気取入口から外気を取り入れて、前記加工領域内の前記ワーク搬送部に沿う安定した空気流をつくる工程と、前記加工領域において、前記ワークを前記ワーク搬送部で下流側へ搬送しながら、レーザー加工を行うレーザー加工工程と、前記加工領域において、前記吸気口から前記レーザー加工により発生した副次物を前記空気流に乗せて吸引し、前記副次物を前記加工領域の外部へ誘導して、誘導経路に設けたフィルターで前記副次物を捕集し、清浄化した空気を排出する副次物吸引工程とを備えるレーザー加工方法である。

【0031】

本発明のレーザー加工方法において、空気流をつくる工程では、ワーク搬送部によって被加工物であるワークが搬送される。ワーク搬送部は、略密閉された空間内に設けられた加工領域を通るので、ワーク搬送部で搬送されるワークも同様に加工領域を通る。

【0032】

一方、加工領域では、ワーク搬送部の下流側のワーク搬送部近傍に設けられた吸気口で加工領域の空気が吸引され、外部へ誘導される。これにより、空間が略密閉されている加工領域内の空気は負圧となり、加工領域においてワーク搬送部の上流側のワーク搬送部近傍に設けられた外気取入口から、加工領域内へ外気が取り入れられる。この空気の取り入れは、強制でなく、いわゆる自然給気となる。

【0033】

これにより、加工領域には、上流側の外気取入口から下流側の吸気口へ流れる空気流が生じる。この空気流は、加工領域の、外気取入口で外部と通じてはいるが略密閉された空間内に生じているので、外気取入口から吸気口へ続く各流線が流れ方向と平行かつ互いに平行な層流又は層流に近い安定的な流れとなる。

【0034】

そして、レーザー加工工程では、ワークは、加工領域でワーク搬送部により搬送されながら、レーザー装置によって所定のレーザー加工が行われる。レーザー加工によって、加工領域内のワークの様々な箇所で煙や蒸気、或いは焼滓等の副次物が発生する。

【0035】

副次物吸引工程では、これらの副次物は、外気取入口から吸気口へ流れる空気流に乗せられて、吸気口で空気と共に吸引され、加工領域の外部へ誘導され、誘導経路にあるフィルターで捕集されて、清浄化した空気は排出される。
このように、本発明のレーザー加工方法では、加工領域に外気取入口から吸気部の吸気口へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、この空気流で副次物を効率的に取り込んで、副次物を誘導経路にあるフィルターで捕集して、加工領域から除去することができる。

【発明の効果】

【0036】

本発明は、ワークをレーザー加工する際に発生する副次物を吸気部により吸引して除去するものにおいて、加工領域に吸気部へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、副次物を効率的に取り込んで除去することができるレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明に係るレーザー加工装置の構成の概略を示す説明図である。

【図2】レーザー加工装置の左側板の図示を省略し、装置の操作側から見た正面視説明図である。

【図3】レーザー加工装置の天板の図示を省略した平面視説明図である。

【図4】図２におけるＡ－Ａ断面図である。

【図5】図２におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図6】図２におけるＣ－Ｃ断面図である。

【図7】図２におけるＤ矢視図である。

【図8】吸気装置の吸気ボックスの構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

【図9】本発明に係るレーザー加工装置の加工領域の前後方向における位置毎の風速の相対値を表したグラフである。

【図10】本発明に係るレーザー加工装置の加工領域の上流側に給気ファンを設けた場合の加工領域の前後方向における位置毎の風速の相対値を表したグラフである。

【図11】加工領域における空気流を可視的に表し、（ａ）はレーザー加工装置の吸気ボックスに整流板を設けていない場合の空気流を示した説明図、（ｂ）は本発明に係るレーザー加工装置の空気流を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

図１乃至図８を参照して、本発明の実施の形態を更に詳細に説明する。なお、以下の説明において、方向や位置を表すために「前後」、「左右」、「上下」の用語を使用する場合があるが、「前後」は、図２における左、つまりワークの搬送先側を「前」、その反対の右側を「後」として表現する。また、「左右」は、ワークの搬送先方向を見る図４における左側を「左」、右側を「右」として表現し、「上下」は図２における床側を「下」、その反対側を「上」として表現する。

【0039】

レーザー加工装置Ｌは、図１に示すように、吸気装置４によって加工領域３に吸気ボックス４０へ向かう空気流をつくり、加工領域３でワーク搬送装置２により被加工物であるワーク（便宜上、図示省略）を搬送しながら、レーザー装置６（図１では図示省略）によりレーザー加工を行うものである。

【0040】

（躯体フレーム１）
レーザー加工装置Ｌは、金属製の躯体フレーム１を有している。躯体フレーム１は、縦横に組まれたフレーム（符号省略）により、外形が正面視で四角形（図２参照）、平面視で同じく四角形（図３参照）、及び側面視で同じく四角形（図７参照）となるように形成されている。躯体フレーム１は、底部の四隅に高さ調整具１１を有しており、これにより水平度の調節が可能である。

【0041】

（ワーク搬送装置２）
躯体フレーム１の中段には、ワーク搬送装置２が設けられている。ワーク搬送装置２は、金属メッシュ製のコンベヤベルト２０をループ状の経路で循環させるベルトコンベヤ構造で、コンベヤベルト２０の上部は平坦になるようにしてある。この平坦な部分は躯体フレーム１の前後方向の略全長に亘っており、装置の設置時においては水平に設定され、ワークを搬送する搬送部となる（図２参照）。

【0042】

なお、コンベヤベルト２０は、上記したように金属メッシュ製で、表裏を貫通する多数の孔が形成されているため、表裏間で通気が可能である。また、コンベヤベルト２０には、搬送部で搬送されているワークのレーザー光による加工の際の高熱にも充分耐え得る金属材料が使用されている。

【0043】

また、ワーク搬送装置２のコンベヤベルト２０の搬送部の下側（裏側）には、吸引チャンバー２１がコンベヤベルト２０の裏面に吸引口２１１を近接させて４基が並設されている。各吸引チャンバー２１は、金属メッシュ製のコンベヤベルト２０の裏側から吸気して、コンベヤベルト２０の上面側（表側）に載置されて搬送されるワークをコンベヤベルト２０で保持できるようにし、コンベヤベルト２０に対するワークの位置がずれないようにするものである。

【0044】

（加工領域３）
躯体フレーム１においてワーク搬送装置２の上方には、内部でレーザー加工を行うための加工領域３が設けられている。加工領域３は、躯体フレーム１の前側の天部に前後方向の略全長に亘り張設されている天板３１と、左右側の側部に同じく張設されている側板３２、３３と、前部に縦に配置されている前板３４と、後述するパンチングメタル３６で囲まれて、コンベヤベルト２０の搬送部上に設けられている。

【0045】

なお、側板３２、３３の下縁部は、コンベヤベルト２０の搬送部より下方まで延ばされており、装置の運転時における左右両側部からの空気の導入が抑制されるようにしている。また、上記天板３１、側板３２、３３及び前板３４が通気できない材料（例えば金属板や樹脂板等）で形成されていることは言うまでもない。

【0046】

加工領域３の空間３０は、前後部に一部通気が可能な部分（パンチングメタル３６の多数の小孔、パンチングメタル３６の下縁とコンベヤベルト２０の搬送部との間のワークを通すための隙間等）があるが、実質的に略密閉されているといえる。また、上記天板３１において加工領域３と対応する所定箇所には、後述するガルバノスキャナ６１が反射するレーザー光を通す光学窓板３８が設けられている（図２参照）。

【0047】

また、上記前板３４の下端の下には、コンベヤベルト２０の搬送部との間に開口する嵌合口（符号省略）が設けられている。この嵌合口に嵌め入れる形で、後述する吸気装置４の吸気ボックス４０が配置されている。

【0048】

（吸気装置４）
吸気装置４は、上記したように吸気ボックス４０を有している。吸気ボックス４０は、後部側（加工領域３側）に全幅に亘り、コンベヤベルト２０の搬送部近傍に開口した開口部（符号省略）を有し、開口部の上部側を一部塞ぐように、開口部と略同じ幅の整流部材４２が上下動可能かつ所定の位置で固定可能に設けられている。そして、整流部材４２の高さを調節することにより、開口部下側にある吸気口４１の上下の幅、つまり吸気口４１の大きさを調節することができる。

【0049】

整流部材４２は、後部側に斜め上方へ所定の角度（本実施の形態では６０°）で傾斜した所定長さ及び幅を有する平板状の整流板４２１を有している（図８参照）。また、吸気ボックス４０からは、三本のダクト４３が前方へ延出されており、各ダクト４３の前端部は、吸気ボックス４０の前方に配置されている外形が直方体形状の横長の中継ボックス４４に後部側に接続されている。

【0050】

中継ボックス４４からは、二本のダクト４５が前方へ延出され、各ダクト４５は右へ折れて合流し吸引処理装置４６に接続されている（図１参照）。吸引処理装置４６は、ケース内部に吸気ファン（図示省略）と、吸気ファンにより吸引された空気に含まれる副次物を捕集するフィルター（図示省略）を備えており、清浄化した空気を外部へ排出する。

【0051】

（外気取入口５）
上記したように、加工領域３の後部側には、躯体フレーム１の前後方向の略中央位置に通気抵抗部材であり多孔板でもあるパンチングメタル３６が、上記天板３１及び側板３２、３３に取付フレーム（図では見えない）を介し固定されている。パンチングメタル３６は、天板３１、側板３２、３３及びコンベヤベルト２０の搬送部で形成される外気取入口５（パンチングメタル３６と同じ位置）を覆うように垂直に設けられている（図１乃至図４参照）。

【0052】

また、パンチングメタル３６は、左右両端部のやや幅が狭い二枚とその間の三枚の合計五枚に分割されて構成されている。分割された個々はそれぞれ取り付け及び取り外しができるようになっており、破損したとき等はその部分のみの交換が可能である。パンチングメタル３６の下縁とコンベヤベルト２０の間には、シート状のワークを通すための隙間３６１が設けられている。

【0053】

なお、通気抵抗部材としては、パンチングメタルに限定されず、例えばきめの荒い和紙、ネット、不織布、或いは布や編み物等、必要な通気量に適した材料を適宜採用することができる。また、多孔板としては、パンチングメタルのような金属製のものでなくても、合成樹脂等の他の材料で形成したものを採用することもできる。

【0054】

パンチングメタル３６には、合成樹脂製の横長で長方形の板状のシャッター部材３７（図４に仮想線で示している）を着脱することができる。シャッター部材３７を取り付けることにより、その部分の小孔を塞いで通気を止め、塞いでいない小孔からのみ通気を可能にして、パンチングメタル３６における空気を取り入れる位置や空気の取り入れ量を調節できる。

【0055】

なお、図４に示すシャッター部材３７によれば、パンチングメタル３６の下側約１／２の取り入れ部３６０からの空気の取り入れが可能であり、レーザー加工を行う際に吸気口４１へ向かう空気流をコンベヤベルト２０の搬送部に近い位置につくることができる。

【0056】

なお、シャッター部材３７の形状は特に限定するものではなく、適宜設定が可能である。また、本実施の形態のようにシャッター部材３７を手動（手作業）で着脱するのではなく、駆動機構部と組み合わせて、自動で動かしてパンチングメタル３６の小孔を塞いだり開口したりする構成でもよい。

【0057】

（レーザー装置６）
上記加工領域３の上方には、レーザー装置６が配されている（図２参照）。レーザー装置６は、レーザー発振器６０とガルバノスキャナ６１を有し、レーザー発振器６０で発生させるレーザー光を反射面の角度が制御されるガルバノスキャナ６１により反射して光学窓板３８を通しワーク上で走査することにより、ワークを高速で加工することができる。

【0058】

（作 用）
図１乃至図１１を参照して、レーザー加工装置Ｌの作用をレーザー加工方法と合わせて説明する。なお、レーザー加工装置Ｌは、ワーク搬送装置２のコンベヤベルト２０の搬送部が水平になるように床８に設置されている。

【0059】

また、レーザー加工装置Ｌは、初期状態においてはパンチングメタル３６の上半分をシャッター部材３７で塞いで、パンチングメタル３６の下半分にある小孔が開口されている。更に、ワーク搬送装置２のコンベヤベルト２０の搬送部上には、被加工物であるワーク（図時省略）が載置されている。なお、ワーク搬送装置２へのワークの供給は、パンチングメタル３６の後方のワーク供給作業領域７（図２参照）において、レーザー加工中に並行して行うこともできる。

【0060】

〔１〕レーザー加工装置Ｌのワーク搬送装置２とレーザー装置６及び吸気装置４を作動させる。これにより、ワーク搬送装置２のコンベヤベルト２０は搬送方向に回転移動し、搬送部上のワークは吸引チャンバー２１の吸気による負圧の作用でコンベヤベルト２０によって保持された状態で加工領域３の略密閉された空間内において搬送される。

【0061】

〔２〕ワークは、コンベヤベルト２０の搬送部により搬送されながらレーザー装置６によってレーザー加工される。これにより、加工領域３内で搬送されるワークの様々な箇所で焼き切り等の加工部分から、煙や蒸気、或いは焼滓等の副次物が発生する。副次物は、ワークから離れて移動したりワークに繋がって滞留したりする。

【0062】

〔３〕また、吸気装置４により吸気ボックス４０の吸気口４１からは所定の強さで空気の吸引が行われている。これにより、略密閉されている加工領域３内の空気は所定の強さの負圧となり、吸気口４１とは反対の加工領域３の後部にあるパンチングメタル３６から加工領域３内に外気が取り入れられる。なお、このときワーク供給作業領域７には後方の開口部（符号省略）から自然給気により空気が入るようになっているが（図１の右端に斜線入り矢印で示している）、ワーク供給作業領域７は後部側に加えて両側部側を開放した構成とすることもできる。

【0063】

〔４〕このように、継続的に加工領域３内で吸気口４１から空気の吸引が行われ、同時にパンチングメタル３６から外気の取り入れが行われることにより、吸気口４１とパンチングメタル３６の間には、パンチングメタル３６（外気取入口５と同じ位置にある）から吸気口４１へ向かって流れる空気流が生じる。

【0064】

パンチングメタル３６から加工領域３に入ってくる空気流は、パンチングメタル３６の多数の小孔を通るときの通気抵抗により生じる空気流に抗うような作用をするため、吸気口４１に近い空気流はパンチングメタル３６を通る速度が遅い空気流を、言わば引っ張るように移動するので、吸気口４１へ向かう空気流は、更に安定した流れ（層流又は層流に近い流れ）となる。

【0065】

〔５〕なお、吸気口４１は、コンベヤベルト２０の搬送部に近い所にあり、かつパンチングメタル３６も下側１／２の小孔が開口しているので、この空気流はコンベヤベルト２０の搬送部で搬送されているワークの上面を這うような流れ、かつ加工領域３の全幅に亘り各流線が流れ方向と平行な層流又は層流に近い安定的な流れとなる。

【0066】

また、この安定的な空気の流れには、吸気口４１の上に設けられている整流板４２１も関係している。図１１を参照してこれを説明する。
図１１（ａ）には、吸気口４１ａがやや大きく、吸気口４１ａの上に整流板が設けられておらず、かつパンチングメタル３６の上半分がシャッター部材３７で塞がれていないタイプで生じる空気流を示している。

【0067】

この場合は、パンチングメタル３６から取り込まれた空気が吸気口４１ａに到達すると、その口縁に当たって乱れた空気の分流が上方へ散るために、上部空間で渦流又は乱流が起こり、これが下を流れる空気流に影響を及ぼして、安定的な空気流とはなりにくい。

【0068】

このような空気流では、副次物の取り込みが不安定になり、副次物が渦流又は乱流に乗って浮遊し、レーザー加工に上記したような悪影響が出やすくなる。なお、整流板を設けない場合は、吸気口を次述するように上下に狭くして小さくしても、上記と同様に渦流や乱流が起こり、空気流は不安定になる。

【0069】

これに対し、図１１（ｂ）に示しているのは、本実施の形態の吸気口４１周りの構造で、吸気口４１の上に整流板４２１が設けられている。この場合は、パンチングメタル３６の下側から取り込まれた空気が吸気口４１に到達しようとすると、その上にある整流板４２１により斜め下方へ円滑に誘導され、吸気口４１で吸引される。このとき、空気流が自然にまとまり、分流が生じにくいため、渦流又は乱流も抑制され、空気流は上記したように安定的な流れとなる。

【0070】

また、この空気流は、加工領域３内での空気流の流速（風速）も比較的安定している。
すなわち、図１０では、外気取入口５にパンチングメタル３６ではなく、試験的に給気ファンを設けた場合の加工領域３の前後方向における位置毎の風速の相対値を表している。このグラフでは、給気ファンが設けてある外気取入口５での風速を１００としたときに、吸気口４１での風速が５２、最も遅い中間位置では風速が５０、すなわち変動値が５０％となっており、風速のムラが大きく、空気流が相当に不安定であることが分かる。

【0071】

これに対し、図９では、本実施の形態の加工領域３の前後方向における位置毎の風速の相対値を表している。このグラフでは、吸気口４１での風速を１００としたときに、パンチングメタル３６を通過する外気取入口５での風速が８３、最も遅い中間位置でも風速が７２、すなわち変動値が２８％程度に収まっており、上記外気取入口５に給気ファンを設けた場合と比較して、風速にそれ程のムラがなく安定しているといえる。

【0072】

〔６〕ワーク上の様々な箇所に生じている副次物は、上記〔５〕で説明したように、加工中のワーク上を安定的に流れる空気流により、空気流内に効率的に取り込まれ、空気流に乗って吸気ボックス４０の吸気口４１へ送られる。このとき、空気流は安定的な流れであるため、取り込みの際の空気の流れはそれ程乱れることがなく。副次物は空気流から離脱しにくく、浮遊もしにくい。

【0073】

そして、副次物は加工領域３の全幅に亘って吸気口４１で一挙に吸引され、吸気装置４の中継ボックス４４を通り、吸引処理装置４６へ誘導される。更に、副次物は吸引処理装置４６内の誘導経路に設けたフィルターで捕集され、これにより清浄化された空気は外気（大気）へ排出される。

【0074】

このように、本発明のレーザー加工装置Ｌ及びレーザー加工方法によれば、レーザー加工において、加工領域３に吸気口４１へ向かって流れる安定的な空気流をつくることにより、副次物を効率的に取り込んで、副次物を加工領域３から除去して誘導経路にあるフィルターで捕集することができ、上記したような副次物に起因するレーザー加工時のリスクを軽減することができる。

【0075】

本明細書及び特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書及び特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。

【符号の説明】

【0076】

Ｌ レーザー加工装置
１ 躯体フレーム
１１ 高さ調整具
２ ワーク搬送装置
２０ コンベヤベルト
２１ 吸引チャンバー
３ 加工領域
３０ 空間
３１ 天板
３２、３３ 側板
３４ 前板
３６ パンチングメタル
３６０ 取り入れ部
３６１ 隙間
３７ シャッター部材
３８ 光学窓板
４ 吸気装置
４０ 吸気ボックス
４１ 吸気口
４２ 整流部材
４２１ 整流板
４３ ダクト
４４ 中継ボックス
４５ ダクト
４６ 吸引処理装置
５ 外気取入口
６ レーザー装置
６０ レーザー発振器
６１ ガルバノスキャナ
７ ワーク供給作業領域
８ 床

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2021-06-14

【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】

搬送部によりワークを保持した状態で搬送するワーク搬送装置と、
該ワーク搬送装置の前記搬送部が通る、前記搬送部と、前板、両側板、天板及び通気抵抗部材で略密閉して構成された空間を有する前記搬送部の上方に設けられた加工領域と、
前記搬送部により搬送される前記ワークを、前記加工領域においてレーザー加工するレーザー装置と、
前記搬送部の搬送方向において下流側の前記前板近傍に設けられ、前記加工領域と略同じ幅を有し、前記搬送部近傍に設けられた吸気口と、該吸気口の上側に前記吸気口と略同じ幅に形成され、前記吸気口に向かって下り傾斜して前記吸気口へ空気流を誘導し、かつ前記前板との間に所定の空間を以て上部を開放して設けられた整流板とを有する吸気ボックスと、
該吸気ボックスに接続されており、吸気ファンと、副次物を捕集するフィルターを有する吸引処理装置と、
前記搬送部の搬送方向において前記加工領域の上流側に設けてあり、多孔板である前記通気抵抗部材が前記加工領域と略同じ幅を有する外気取入口を覆うように配置してあり、取り入れる空気に所定の通気抵抗を与えて、前記搬送部に沿って前記吸気口へ向かう空気流を安定させる、前記吸気口と対面させて設けた外気取入部とを備える
レーザー加工装置。

【請求項2】

前記通気抵抗部材による空気の取り入れ位置や取り入れ量を調節可能なシャッター部材を有する
請求項１記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

前記吸気口の上下の大きさの調整が可能な
請求項１又は２記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

ワークを保持した状態で搬送する搬送部と前板、両側板、天板及び通気抵抗部材で略密閉して構成された空間を有する前記搬送部の上方に設けられた加工領域内の、搬送部の搬送方向において下流側に設けられた前記加工領域と略同じ幅の吸気口から吸引し、これに伴い、上流側の、前記加工領域と略同じ幅を有する外気取入口を覆うように、多孔板である前記通気抵抗部材を配置し、前記吸気口と対面させて設けた外気取入部から取り入れられる空気に通気抵抗を与えると共に、前記吸気口の上側に設けられ前記吸気口に向かって下り傾斜した整流板で誘導し、前記搬送部に沿って前記吸気口へ向かう安定した空気流をつくる工程と、
前記加工領域において、前記ワークを前記搬送部で前記搬送部の搬送方向において下流側へ搬送しながら、レーザー加工を行うレーザー加工工程と、
前記加工領域において、前記ワークの前記レーザー加工により発生した副次物を前記空気流に乗せて前記吸気口で吸引し、前記加工領域の外部へ誘導してフィルターで捕集し、清浄化した空気を外気へ排出する副次物捕集工程とを備える
レーザー加工方法。