特開 2024-93625 レーザ加工装置

(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】P2024093625

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】レーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/70 20140101AFI20240702BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

B23K26/70

B23K26/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022210133

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】廣田 光男

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AA00

4E168KA12

(57)【要約】

【課題】レーザ加工装置を組み立てる際の組立性を向上させることが可能となる技術を提供する。
【解決手段】レーザマーカ１は、レーザ出射ユニット９が収められた第１本体３の外部から供給された圧縮空気が分岐して流れる管を備え、管は、圧縮空気を第１本体３の外部から取り込む吸気管５１と、吸気管５１から取り込んだ圧縮空気を少なくとも二手に分岐する分岐継手５５と、分岐継手５５から延び、圧縮空気が噴出する上側ノズル６０がレーザ出射ユニット９に対向して配置された第１配管チューブ５６と、分岐継手５５から延び、圧縮空気が噴出する先端を有する第２配管チューブ５７と、を含み、吸気管５１の一端は、バックプレート２３Ｂに設けられた吸気ポート１７に接続され、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０と第２配管チューブ５７の先端は、バックプレート２３Ｂに支持される。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出射するレーザ出射ユニットと、
前記レーザ出射ユニットが収められた筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記筐体の外部から供給された圧縮気体が分岐して流れる管と、
を備え、
前記管は、
前記圧縮気体を前記筐体の外部から取り込む吸気管と、
前記吸気管から取り込んだ前記圧縮気体を少なくとも二手に分岐する分岐継手と、
前記分岐継手から延び、前記圧縮気体が噴出する先端が前記レーザ出射ユニットに対向して配置された第１枝管と、
前記分岐継手から延び、前記圧縮気体が噴出する先端を有する第２枝管と、
を含み、
前記筐体は、複数の外壁により形成され、
前記吸気管の一端は、前記複数の外壁のうちの第１壁に設けられた吸気口に接続され、
前記第１枝管の前記先端と前記第２枝管の前記先端は、前記第１壁に支持される、
ことを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

前記筐体の前記複数の外壁は、前記第１壁と接続され、前記第１壁と交差する方向へ延びる、互いに対向する第２壁と第３壁とを含み、
前記吸気口は、前記第１壁のうち、前記対向する方向において前記第２壁寄りに配置され、
前記第１枝管の前記先端は、前記第１壁のうち、前記対向する方向において前記第３壁寄りの位置で支持される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記レーザ出射ユニットは、複数の側面により形成され、
前記複数の側面のうち、前記第３壁に対向する側面には、ヒートシンクが設けられ、
前記第１枝管の前記先端は、前記ヒートシンクに向けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記管はさらに、前記分岐継手から延び、前記圧縮気体が噴出する先端が前記レーザ出射ユニットに対向して配置された第３枝管を含み、
前記第１枝管の前記先端と前記第３枝管の前記先端とは、前記第１壁と交差する方向に上下に並んだ状態で、前記ヒートシンクに向けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記第１壁にはさらに、安全弁が設けられ、
前記第２枝管の前記先端は、前記安全弁に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記筐体内に設けられ、前記レーザ出射ユニットを制御する制御部材、
をさらに備え、
前記管はさらに、前記分岐継手から延び、前記圧縮気体が噴出する先端が前記制御部材に対向して配置された第４枝管を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記制御部材は、
制御基板と、
前記制御基板が取り付けられた状態で、前記レーザ出射ユニットに固定される金属製の固定部材と、
前記制御基板と前記固定部材との間に狭入された熱伝導部材と、
を有し、
前記第４枝管の前記先端は、前記固定部材の側から前記熱伝導部材に向けられた、
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記第１壁にはさらに、前記筐体内の気体を前記筐体の外部に排出するための排気ポートが設けられている、
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

前記管はさらに、前記吸気管と前記分岐継手との間に設けられた電磁弁を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、対象物にレーザ加工するレーザ加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、筐体内に設けられたレーザ出射ユニットとその制御部材を冷却するために、筐体の外部から供給された圧縮気体を少なくとも二手に分岐させ、一方をレーザ出射ユニットに噴射するとともに、他方を制御部材に噴射するようにしたレーザ加工装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－４９５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載のレーザ加工装置では、圧縮気体を分岐させて噴射するための管の配置については特段考慮していないので、レーザ加工装置を組み立てる際に管を筐体内に収めるためのコツや技能を必要としていた。

【0005】

本願は、レーザ加工装置を組み立てる際の組立性を向上させることが可能となる技術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】

上記目的を達成するため、本願のレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ出射ユニットと、レーザ出射ユニットが収められた筐体と、筐体内に設けられ、筐体の外部から供給された圧縮気体が分岐して流れる管と、を備え、管は、圧縮気体を筐体の外部から取り込む吸気管と、吸気管から取り込んだ圧縮気体を少なくとも二手に分岐する分岐継手と、分岐継手から延び、圧縮気体が噴出する先端がレーザ出射ユニットに対向して配置された第１枝管と、分岐継手から延び、圧縮気体が噴出する先端を有する第２枝管と、を含み、筐体は、複数の外壁により形成され、吸気管の一端は、複数の外壁のうちの第１壁に設けられた吸気口に接続され、第１枝管の先端と第２枝管の先端は、第１壁に支持される、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本願によれば、レーザ加工装置を組み立てる際の組立性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本願の一実施形態に係るレーザマーカの外観を示す斜視図である。

【図2】レーザマーカの左側カバーを外した状態を示す斜視図である。

【図3】レーザマーカのカバーを外した状態を示す斜視図である。

【図4】レーザマーカのバックプレートの裏側を示す斜視図である。

【図5】レーザマーカのバックプレートの表側を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本願の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面では、基本的構成の一部が省略されて描かれていることがあり、描かれた各部の寸法比等は必
ずしも正確ではない。各図において、前後方向Ｄ１、上下方向Ｄ２、及び左右方向Ｄ３は、各図に記載された通りである。

【0010】

図１に示すように、本願の一実施形態に係るレーザマーカ１は、第１本体３、第２本体５、及び第３本体７を備えている。第３本体７からは、マーキング（印字）加工をするためのレーザ光Ｒが出射される。レーザ光Ｒは、第１本体３に内設されたレーザ出射ユニット９（図２参照）で発振され、第２本体５に内設された反射ミラー（図示せず）で反射し、第３本体７に内設されたガルバノスキャナ及びｆθレンズ（ともに図示せず）で走査及び集光される。

【0011】

第１本体３の内部では、吸気ポート１７から圧縮空気が取り入れられ、排気ポート１９又はサイレンサ２１から空気が排出されることによって、空冷が行われる。吸気ポート１７及び排気ポート１９は、ワンタッチ式の管継手である。第１本体３は、前後方向Ｄ１に長い略直方体形状をなしており、基材２３及びカバー２５を備えている。カバー２５は、天井カバー２５Ａ、左側カバー２５Ｂ、及び右側カバー２５Ｃ（図２参照）により構成されている。基材２３及びカバー２５は、ネジ２７で固定されている。

【0012】

本実施形態のレーザマーカ１では、その多くの構成部品（例えば、カバー２５等）がネジで着脱可能に固定されているが、詳細な説明は省略する。なお、固定に用いられるネジは、複数の種類がある。

【0013】

次に、カバー２５の一部又は全部を外した状態の第１本体３が表された図２及び図３等を参照して、第１本体３について説明する。基材２３は、ベースプレート２３Ａ、バックプレート２３Ｂ、及びフロントプレート２３Ｃを備えている。バックプレート２３Ｂは、ベースプレート２３Ａの後端から立設するようネジ止めされている。バックプレート２３Ｂには、吸気ポート１７、排気ポート１９、サイレンサ２１、及び安全弁２２等が設けられている（図５参照）。フロントプレート２３Ｃは、ベースプレート２３Ａの前端から立設するようネジ止めされている。フロントプレート２３Ｃには、第２本体５（及び第３本体７）が連結して設けられている。第１本体３と第３本体７との間には、ガルバノスキャナのケーブル１０が架け渡されている。ケーブル１０はケーブルグランドを介して、第１本体３のフロントプレート２３Ｃと第３本体７の後面とに引き込まれている。

【0014】

ベースプレート２３Ａには、レーザ出射ユニット９が前後方向Ｄ１に沿って配設され、さらに、レーザ出射ユニット９の上方には、レーザ出射ユニット９等を制御するための制御基板３０等が配設されている。制御基板３０は、金属製の平板状のブラケット３１上に固定され、ブラケット３１は、レーザ出射ユニット９の上方に固定されている。

【0015】

図４に示すように、吸気ポート１７には、吸気管５１、電磁弁５３、及び分岐継手５５が、この記載順に接続されている。電磁弁５３は、所謂オンオフ弁であり、バックプレート２３Ｂの裏側に、ネジ５４で固定されている。分岐継手５５は、取り入れられた圧縮空気を三手に分岐して流出させるワンタッチ式の管継手である。

【0016】

分岐継手５５には、第１配管チューブ５６及び上側ノズル６０が、この記載順に接続されている。また、分岐継手５５には、第２配管チューブ５７が接続され、第２配管チューブ５７の先端５７Ａは、バックプレート２３Ｂを介して、上記安全弁２２に接続されている。つまり、第２配管チューブ５７の先端５７Ａは、バックプレート２３Ｂに支持されている。さらに、分岐継手５５には、第３配管チューブ５８及び下側ノズル６１が、この記載順に接続されている。なお、第１～第３配管チューブ５６～５８は、図４では記載されていない。これは、図面を見易くするために、便宜上そうしているに過ぎない。

【0017】

図２及び図３に示すように、上側ノズル６０及び下側ノズル６１は、上下に並んだ状態で、バックプレート２３Ｂの裏側に固着されたブラケット６５に、例えばネジ６７で固定されている。つまり、上側ノズル６０及び下側ノズル６１は、バックプレート２３Ｂに支持されている。そして、上側ノズル６０及び下側ノズル６１は、レーザ出射ユニット９に向けられている。レーザ出射ユニット９は、前後方向Ｄ１に長い略直方体形状をなしており、その六面のうち左面にヒートシンク７３が設けられている。ヒートシンク７３は、前後方向Ｄ１に沿った複数の板状フィンを有している。上側ノズル６０及び下側ノズル６１は、このヒートシンク７３に向けられている。

【0018】

ブラケット３１と制御基板３０との間には、２枚の熱伝導シート３２，３２が挟入されている。各熱伝導シート３２，３２は、ブラケット３１に密接すると共に、制御基板３０に搭載された電子部品のうち、耐熱性が比較的弱い発熱素子に密接している。熱伝導シート３２，３２は、制御基板３０とブラケット３１との間の熱抵抗を軽減可能な部材であり、これにより、制御基板３０の熱は、各熱伝導シート３２，３２を介して、金属製のブラケット３１に伝わる。

【0019】

第１本体３の内部では、吸気ポート１７から取り入れられた圧縮空気が、上側ノズル６０及び下側ノズル６１から噴出する。上側ノズル６０及び下側ノズル６１から噴出した圧縮空気は、第１本体３内を前方側へ流れることによって、ヒートシンク７３からレーザ出射ユニット９の熱を奪った後、フロントプレート２３Ｃに当たって後方側へ流れる。

【0020】

後方側へ流れる空気は、ブラケット３１に当たることによって、制御基板３０の熱を奪いながら、第１本体３内を後方側へ流れる。

【0021】

このようにして、レーザ出射ユニット９及び制御基板３０から熱を奪った空気は、バックプレート２３Ｂに設けられた排気ポート１９又はサイレンサ２１から第１本体３の外部に排出される。

【0022】

なお、安全弁２２は、吸気ポート１７から取り入れられた圧縮空気の圧力が所定の閾値を超えた場合、超えた分の圧力を低下させるように、吸気管５１及び分岐継手５５を含む管内の圧縮空気を第１本体３の外部に逃がすようにする。

【0023】

また、本実施形態では、制御基板３０に対する能動的な冷却は行っていないが、これに限らず、能動的な冷却を行うようにしてもよい。例えば、分岐継手５５に代えて、取り入れられた圧縮空気を四手に分岐して流出させるものを採用し、先端に上側ノズル６０あるいは下側ノズル６１と同様なノズルの付いた第４配管チューブ（図示せず）を用意し、そのノズルを熱伝導シート３２あるいはブラケット３１に向けるようにすることが考えられる。この場合、ノズルは、上側ノズル６０あるいは下側ノズル６１と同様に、バックプレート２３Ｂにより支持されるようにする。

【0024】

以上説明したように、本実施形態のレーザマーカ１は、レーザ光Ｒを出射するレーザ出射ユニット９と、レーザ出射ユニット９が収められた第１本体３と、第１本体３内に設けられ、第１本体３の外部から供給された圧縮空気が分岐して流れる管と、を備えている。そして、管は、圧縮空気を第１本体３の外部から取り込む吸気管５１と、吸気管５１から取り込んだ圧縮空気を少なくとも二手に分岐する分岐継手５５と、分岐継手５５から延び、圧縮空気が噴出する上側ノズル６０がレーザ出射ユニット９に対向して配置された第１配管チューブ５６と、分岐継手５５から延び、圧縮空気が噴出する先端を有する第２配管チューブ５７と、を含み、第１本体３は、複数の外壁により形成され、吸気管５１の一端は、複数の外壁のうちのバックプレート２３Ｂに設けられた吸気ポート１７に接続され、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０と第２配管チューブ５７の先端は、バックプレー
ト２３Ｂに支持される、ことを特徴とする。

【0025】

このように、本実施形態のレーザマーカ１では、吸気管５１、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０及び第２配管チューブ５７の先端のいずれも、バックプレート２３Ｂに支持されるので、つまり、適正な設置位置を保ったまま、設置位置の自由度が制限されるので、レーザ加工装置を組み立てる際の組立性、特に、圧縮空気が流れる管周りの組立性を向上させることが可能となる。

【0026】

ちなみに、本実施形態において、レーザマーカ１は、「レーザ加工装置」の一例である。第１本体３は、「筐体」の一例である。圧縮空気は、「圧縮気体」の一例である。第１配管チューブ５６は、「第１枝管」の一例である。第２配管チューブ５７は、「第２枝管」の一例である。上側ノズル６０は、「先端」の一例である。バックプレート２３Ｂは、「第１壁」の一例である。吸気ポート１７は、「吸気口」の一例である。

【0027】

また、第１本体３の複数の外壁は、バックプレート２３Ｂと接続され、バックプレート２３Ｂと交差する方向へ延びる、互いに対向する右側カバー２５Ｃと左側カバー２５Ｂとを含み、吸気ポート１７は、バックプレート２３Ｂのうち、対向する方向において右側カバー２５Ｃ寄り、則ち、右側カバー２５Ｃとの距離が左側カバー２５Ｂとの距離より小さい位置に配置され、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０は、バックプレート２３Ｂのうち、対向する方向において左側カバー２５Ｂ寄り、則ち、左側カバー２５Ｂとの距離が右側カバー２５Ｃとの距離より小さいの位置で支持される、ことを特徴とする。ちなみに、右側カバー２５Ｃは、「第２壁」の一例である。左側カバー２５Ｂは、「第３壁」の一例である。

【0028】

これにより、圧縮空気の取り入れと噴射とを左右別々のカバー側で行うことができるので、第１本体３内の部材のレイアウトをコンパクト化することが可能となる。

【0029】

また、レーザ出射ユニット９は、複数の側面により形成され、複数の側面のうち、左側カバー２５Ｂに対向する側面には、ヒートシンク７３が設けられ、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０は、ヒートシンク７３に向けられている、ことを特徴とする。

【0030】

これにより、上側ノズル６０から噴射される圧縮空気は、ヒートシンク７３に近い位置で、ヒートシンク７３に直接向かって噴射されるので、レーザ出射ユニット９を効率よく冷却することが可能となる。

【0031】

また、管はさらに、分岐継手５５から延び、圧縮空気が噴出する先端がレーザ出射ユニット９に対向して配置された第３配管チューブ５８を含み、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０と第３配管チューブ５８の下側ノズル６１とは、バックプレート２３Ｂと交差する方向に上下に並んだ状態で、ヒートシンク７３に向けられている、ことを特徴とする。

【0032】

これにより、上下に並んだ上側ノズル６０及び下側ノズル６１から圧縮空気がヒートシンク７３の表面全体に幅広く噴出されるので、レーザ出射ユニット９の冷却効果を向上させることが可能となる。

【0033】

また、バックプレート２３Ｂにはさらに、安全弁２２が設けられ、第２配管チューブ５７の先端５７Ａは、安全弁２２に接続される、ことを特徴とする。

【0034】

これにより、管内の圧縮空気の圧力は所定に閾値を超えないので、安全である。

【0035】

また、第１本体３内に設けられ、レーザ出射ユニット９を制御する制御部材、をさらに備え、管はさらに、分岐継手５５から延び、圧縮空気が噴出するノズルが制御部材に対向して配置された第４配管チューブを含む、ことを特徴とする。

【0036】

これにより、制御部材に対する冷却効果をさらに向上させることが可能となる。

【0037】

また、制御部材は、制御基板３０と、制御基板３０が取り付けられた状態で、レーザ出射ユニット９に固定される金属製のブラケット３１と、制御基板３０とブラケット３１との間に狭入された熱伝導シート３２と、を有し、第４配管チューブのノズルは、ブラケット３１の側から熱伝導シート３２に向けられた、ことを特徴とする。ちなみに、ブラケット３１は、「固定部材」の一例である。熱伝導シート３２は、「熱伝導部材」の一例である。

【0038】

これにより、制御部材に対する冷却効果をさらに一層向上させることが可能となる。

【0039】

また、バックプレート２３Ｂにはさらに、第１本体３内の空気を第１本体３の外部に排出するための排気ポート１９が設けられている、ことを特徴とする。

【0040】

これにより、第１本体３内で熱を奪った空気を第１本体３の外部に排出することができるので、第１本体３内の冷却効果をさらに向上させることが可能となる。

【0041】

また、管はさらに、吸気管５１と分岐継手５５との間に設けられた電磁弁５３を含む、ことを特徴とする。

【0042】

これにより、圧縮空気の第１本体３への取り入れのオン／オフを自在に切り替えることが可能となる。

【0043】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0044】

（１）上記実施形態では、吸気ポート１７には、圧縮空気が取り入れられるが、これに限らず、例えば、窒素又はヘリウム等の圧縮気体が取り入れられてもよい。

【0045】

（２）上記実施形態では、レーザ出射ユニット９のヒートシンク７３として、複数の板状フィンを有するものを用いたが、これに代えて、例えば、剣山状又は蛇腹状のフィンを有するものを用いてもよい。また、レーザ出射ユニット９では、ヒートシンク７３を左側カバー２５Ｂに対向する位置に設けたが、これに代えて、レーザ出射ユニット９の上面に設けてもよい。そのような場合、上側ヒートシンクに対しては、上側ノズル６０及び下側ノズル６１に代えて、２つのノズルを左右に並べてＤ１－Ｄ３平面に沿って配置するようにすればよい。

【0046】

（３）上記実施形態では、分岐継手５５として、取り入れられた圧縮空気を三手に分岐して流出させるものを用いたが、分岐数は、“３”より少なくても多くてもよい。ただし、“１”は、分岐しないことになるので、除外する。分岐数が“２”の場合、第３配管チューブ５８及び下側ノズル６１を省略するようにすればよい。

【0047】

（４）上記実施形態では、バックプレート２３Ｂにおいて、吸気ポート１７を右側カバー２５Ｃ寄りに配置し、第１配管チューブ５６の上側ノズル６０を左側カバー２５Ｂ寄りに配置するようにしたが、それぞれをその逆に配置するようにしてもよい。また、ヒートシンク７３も、左側カバー２５Ｂと対向する位置ではなく、右側カバー２５Ｃと対向する
位置に設置するようにしてもよい。その場合、レーザ出射ユニット９を右側カバー２５Ｃ寄りに配置することが好ましい。

【符号の説明】

【0048】

１…レーザマーカ、３…第１本体、５…第２本体、７…第３本体、９…レーザ出射ユニット、１７…吸気ポート、１９…排気ポート、２１…サイレンサ、２２…安全弁、２３Ａ…ベースプレート、２３Ｂ…バックプレート、２３Ｃ…フロントプレート、２５…カバー、２５Ｂ…左側カバー、２５Ｃ…右側カバー、３０…制御基板、３１，６５…ブラケット、５６…第１配管チューブ、５７…第２配管チューブ、５８…第３配管チューブ、６０…上側ノズル、６１…下側ノズル、５１…吸気管、５３…電磁弁、５５…分岐継手、７３…ヒートシンク、Ｒ…レーザ光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】