JP2000351089A - Optical assembly for laser beam generator - Google Patents

Optical assembly for laser beam generator

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JP2000351089A
JP2000351089A JP11131273A JP13127399A JP2000351089A JP 2000351089 A JP2000351089 A JP 2000351089A JP 11131273 A JP11131273 A JP 11131273A JP 13127399 A JP13127399 A JP 13127399A JP 2000351089 A JP2000351089 A JP 2000351089A
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JP
Japan
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lens
protective window
window
assembly
focus lens
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JP11131273A
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Japanese (ja)
Inventor
Robert D Herpst
ロバート・ディー・ハープスト
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Original Assignee
Individual
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the breakage or damage of a protective window by providing a means to cool a focal lens to protect the protective window from the damage caused by the gas pressure, and to unify the pressure around the protective window. SOLUTION: A unifying means preferably comprises at least one hole, desirably a plurality of holes provided in a protective window assembly or a protective window. A protective window 219 with a drilled hole is positioned in an inner cylindrical chamber of a lens mount so as to form a cavity between the protective window 219 and an operation end part of a lens 218. This protective window 219 completely fills the operation end part of the cylindrical chamber to prevent a sputter from a work from being brought into contact with the focal lens 218. The protective window 219 is drilled to allow the gas into the cavity generated by a spacer, i.e., an inner flange 217, and the pressure is equalized before and behind the window 219 in the space of the cavity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本件発明出願は、1995年
10月6日付け出願の米国特許出願第08/54056
1号のCIP出願である1996年6月21日付け出願
の米国特許出願第08/668384号のCIP出願で
ある1997年6月23日付け出願の米国特許出願第0
8/880663号のCIP出願である。
[0001] The present invention is filed on Oct. 6, 1995, US patent application Ser. No. 08 / 540,56.
U.S. patent application Ser. No. 08 / 668,384, filed on Jun. 21, 1997, U.S. Pat.
No. 8/880663 is a CIP application.

【0002】本件発明は、保護ウインドウが焦点レンズ
を保護しかつ特にレンズ上のコーテイングが汚染しない
ように保護するために設けられているレーザービーム発
生装置における焦点レンズ組立体と共に又は該焦点レン
ズ組立体と一体的に使用するための保護ウインドウ組立
体に関する。この保護ウインドウは、焦点レンズを含ん
でいる単独のハウジング又は焦点レンズを含んでいる組
立体へ作動的に固着されている独立したハウジング内に
位置付けられている。
The present invention relates to or in conjunction with a focus lens assembly in a laser beam generator in which a protective window is provided to protect the focus lens and in particular to protect the coating on the lens from contamination. A protective window assembly for use integrally with the protective window assembly. The protective window is located in a single housing containing the focus lens or in a separate housing operatively secured to the assembly containing the focus lens.

【0003】[0003]

【従来の技術】レーザーは、ステンレス鋼を含む金属の
ような物質を切削し、マーキングし、溶接し、表面加工
するための普遍的でかつ重要な機構である。この用語
“レーザー(Laser)”は、Light Ampl
ification by Stimulated E
mission of Radiationの頭文字で
ある。最も一般的な刺激媒体は二酸化炭素ガス及びネオ
ジムイットリウムアルミニュウムガーネット(Nd:Y
AG)である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Lasers are a universal and important mechanism for cutting, marking, welding and surfacing materials such as metals, including stainless steel. The term “Laser” is a term for Light Ampl.
ifation by Stimulated E
It is an acronym for “mission of Radiation”. The most common stimulating media are carbon dioxide gas and neodymium yttrium aluminum garnet (Nd: Y
AG).

【0004】最大のレーザー生産性は、出力パワー、レ
ーザービーム品質及び所望の目的のための装置の作業の
容易性に依存している。乏しいレーザー性能のための最
も一般的な理由の一つは、レーザー装置の汚染、特に焦
点レンズの汚染である。レーザー汚染の源としては、レ
ーザーガス又はノズル加圧ガスにおける不純性、真空シ
ステムの漏泄、レーザーキャビテイ内への真空ポンプオ
イルの逆流、電極からの金属原子のスパタリング(sp
uttering)、指紋、真空グリース、光学系が収
納されている部分の汚染物の存在、その他等がある。
The maximum laser productivity depends on the output power, the laser beam quality and the ease of operation of the device for the desired purpose. One of the most common reasons for poor laser performance is contamination of the laser equipment, especially of the focusing lens. Sources of laser contamination include impurities in the laser gas or nozzle pressurization gas, leakage of the vacuum system, backflow of the vacuum pump oil into the laser cavity, sputtering of metal atoms from the electrodes (sp.
utering), fingerprints, vacuum grease, the presence of contaminants in the area where the optical system is housed, and the like.

【0005】多くのレーザーシステムでは最終焦点レン
ズの前方に幾つかのタイプのノズルを使用している。こ
のノズルはワークピースへ加圧ガスを搬送しかつ焦点レ
ンズへ屑がスプレーされるのを防止する役目を有してい
る。焦点レンズの汚染は乏しいレーザー性能及びレーザ
ー作業のダウンタイムのための主要な理由の一つをなし
ている。しかしながらノズルシステムは完全ではなく、
幾分かの屑、蒸発気又はバックスパッター等がしばしば
レーザーまで達している。
[0005] Many laser systems use several types of nozzles in front of the final focus lens. The nozzle carries pressurized gas to the workpiece and serves to prevent debris from being sprayed onto the focus lens. Focal lens contamination is one of the main reasons for poor laser performance and downtime of laser work. However, the nozzle system is not perfect,
Some debris, vapors or back spatter often reaches the laser.

【0006】より最近のレーザーシステムは焦点レンズ
を汚染から保護するために保護ウインドウを採用してい
る。この保護ウインドウは焦点レンズの前方へ位置付け
られ、双方の光学系がレンズ組立体内に包含されてい
る。このシステムは、保護ウインドウがレーザービーム
の焦点距離を変更出来る保護ウインドウに取り替えたり
又は新たにするためにレンズ組立体の改変又は分解を要
求するため、好ましくはないものである。このようなシ
ステムは、レンズホールダーが保護ウインドウを収納す
るようには設計されていないので、しばしば実用的では
ないのである。
[0006] More recent laser systems employ protective windows to protect the focusing lens from contamination. This protective window is positioned in front of the focusing lens, and both optics are contained within the lens assembly. This system is not preferred because the protection window requires modification or disassembly of the lens assembly to replace or renew a protection window that can change the focal length of the laser beam. Such systems are often not practical because the lens holder is not designed to house the protective window.

【0007】レーザーは、鋼、ステンレス鋼、アルミニ
ュウム、チタニュウム、プラスチック、木材及びその他
の物質を切断する手段として広く使用されているもので
ある。更にはレーザーは、溶接にも使用されている。多
くの切断用途においては、高圧ガスとしてアシストガス
として知られているガスがこの切断工程を助けるために
使用されている。高圧の酸素はカーボン又は軟鋼を切断
するために使用されている。窒素アシストガスはステン
レス鋼を切断するための一般に使用されており、またア
ルゴンやヘリウムはチタニュウムを切断するために使用
されている。軟鋼以外の物質を切断するために使用され
ているガスは、軟鋼を切断するために使用される酸素よ
りも高圧下で使用される傾向がある。このアシストガス
は切断される材料によっては種々の機能を行っている。
[0007] Lasers are widely used as a means of cutting steel, stainless steel, aluminum, titanium, plastic, wood and other materials. Lasers are also used for welding. In many cutting applications, a gas known as an assist gas as a high pressure gas is used to assist in this cutting process. High pressure oxygen has been used to cut carbon or mild steel. Nitrogen assist gas is commonly used to cut stainless steel, and argon and helium are used to cut titanium. Gases used to cut materials other than mild steel tend to be used at higher pressures than oxygen used to cut mild steel. The assist gas performs various functions depending on the material to be cut.

【0008】酸素は軟鋼内のイオンと反応しエネルギー
を放出し、このエネルギーが同一のパワーレベルにおい
てもたらされる単独のレーザーよりも、一層迅速な鋼の
溶融をもたらしている。このようなイオンとの酸素の反
応はレーザーのエネルギー出力を効果的に倍加してい
る。ステンレス鋼の切断には、不活性アシストガスが使
用される。これは酸素切断によると表面に好ましくない
黒い被着剤の塊片が残存しかつ厚い部片に粗雑なエッジ
を形成することになるからである。この酸素ーイオン反
応を無くすことにより、より一層高いパワーがステンレ
ス鋼の切断に使用されるであろう。
[0008] Oxygen reacts with ions in the mild steel to release energy, which causes the steel to melt more quickly than a single laser provided at the same power level. The reaction of oxygen with such ions effectively doubles the energy output of the laser. An inert assist gas is used for cutting stainless steel. This is because undesired black adherent lumps remain on the surface and form rough edges on the thick pieces by oxygen cutting. By eliminating this oxygen-ion reaction, even higher power will be used to cut stainless steel.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】CO2(二酸化炭酸)
レーザーカッテイングにより溶融されたステンレス鋼の
高粘性は該材料の底縁部へ対する垢即ちドロスの密着を
もたらす。この問題を解消するため、このドロスを追い
払うために非常に高いガス圧力のアシストガスがその切
り口を介して吹き付けられる。アシストガスは更にレー
ザーの焦点レンズから切断工程により発生するスパッタ
ーを吹き飛ばしかつ焦点レンズを冷却するために使用さ
れるであろう。アシストガスはレーザーのカッテイング
ヘッドを介してカッテイング面へ導入されかつレーザー
ビームが通る同一のノズルにより該カッテイング面へ搬
送される。アシストガスがカッテイングヘッドへ導入さ
れるときに、該アシストガスは焦点レンズが位置付けら
れていると同様の室内に存在しており、このため該アシ
ストガスはレンズへ対して圧力を付与する。
SUMMARY OF THE INVENTION CO2 (carbon dioxide)
The high viscosity of the stainless steel melted by laser cutting results in the adhesion of grime or dross to the bottom edge of the material. To alleviate this problem, a very high gas pressure assist gas is blown through the cut in order to get rid of this dross. The assist gas would also be used to blow off spatter generated by the cutting process from the laser focus lens and cool the focus lens. The assist gas is introduced to the cutting surface via a laser cutting head and is conveyed to the cutting surface by the same nozzle through which the laser beam passes. When the assist gas is introduced into the cutting head, the assist gas resides in the same room in which the focusing lens is located, so that the assist gas exerts pressure on the lens.

【0010】CO2レーザーカッテイング及び溶接工程
から生じる煙即ちスモーク及び鋼粒子は“スパッター
(spatter)”として知られている。このスパッ
ターはレーザー焦点レンズや、該レンズを介するエネル
ギーの伝達を強化するためレンズへ装着されている反射
止めコーテイングに損傷を与えることがある。スパッタ
ーは小さい粒子となる傾向があり、これらの粒子が焦点
レンズやレンズ上の反射止めコーテイングへ付着するの
である。スパッターはこれらのレンズやコーテイングを
焦がしかつ傷つけることがある。かかるスパッターによ
る損傷及び汚染がレンズへ形成されるため、焦点レンズ
が伝達するエネルギーは、効果的な切断を継続するため
には不十分なエネルギーがレンズの焦点へ伝達されるよ
うになるまで減少する。このときにレンズは取り替えね
ばならない。CO2レーザー焦点レンズは非常に高価で
ある。もしレンズを取り替えないとすると、レンズが過
剰な量のエネルギーを吸収しはじめ、これがオーバーヒ
ーテングを引き起こしレンズを溶解することになる場合
がある。もしレンズが溶解すると、レーザーの高価な内
部光学系要素が汚染にさらされ、それらは崩壊されるこ
とになる。
[0010] The smoke or smoke and steel particles resulting from the CO2 laser cutting and welding process are known as "spatter." This spatter can damage the laser focus lens and the anti-reflective coating attached to the lens to enhance the transfer of energy through the lens. Sputters tend to be small particles which adhere to the focusing lens and the anti-reflective coating on the lens. Sputters can scorch and damage these lenses and coatings. As such spatter damage and contamination forms on the lens, the energy transmitted by the focal lens is reduced until insufficient energy is transferred to the lens focus to continue effective cutting. . At this time, the lens must be replaced. CO2 laser focus lenses are very expensive. If the lens is not replaced, the lens may begin to absorb an excessive amount of energy, which may cause overheating and melt the lens. If the lenses melt, the expensive internal optics components of the laser are exposed to contamination and they will be destroyed.

【0011】アシストガスを使用している多くのレーザ
ー切断装置は更に焦点レンズを冷却するためにもこのア
シストガスを使用している。最近では、あるCO2レー
ザーシステムの使用者は、焦点レーザーをスパッターか
ら保護するために焦点レーザーの前方に保護ウインドウ
を使用している。これらの保護ウインドウは、通常、使
用者が付加しているものであり、今日、保護ウインドウ
を使用するための手段は、切断用の高圧ガスを使用して
いるいずれのCO2レーザーシステム製作会社からも提
供されていない。しかしながら、焦点レンズ取り付け体
即ち焦点レンズマウント内に十分な間隙を有している当
該システムの使用者はレンズの前方に保護ウインドウを
配置していたが、その成功は限られたものであった。多
くの使用者は、焦点レンズを取り外さない限りレンズ取
り付け体が保護ウインドウを収容することが出来ないよ
うなレーザーシステムを有している。そしてもしレンズ
を移動するとレーザービームの焦点が変動する。結果的
に、もしこのシステムが焦点レンズの移動を収容するた
めの焦点調整の適用性が備えられておらず又はもしレン
ズ取り付け体内に別の光学系のための十分な間隙を備え
られていないならば、保護ウインドウを装着するために
は、レンズ取り付け体へ保護ウインドウを収容するため
のある改良又は付加を行わねばならない。かかる理由に
より、レーザーを利用した溶接及切断システムの多くの
使用者は、保護ウインドウの使用が出来ない状態にあ
る。
Many laser cutting devices that use assist gas also use this assist gas to cool the focus lens. Recently, some CO2 laser system users have used a protective window in front of the focus laser to protect the focus laser from spatter. These protective windows are usually added by the user, and today the means for using protective windows are from any CO2 laser system manufacturer using high pressure gas for cutting. Not provided. However, users of such systems having sufficient clearance in the focus lens mount or mount have placed protective windows in front of the lens with limited success. Many users have laser systems in which the lens mount cannot accommodate the protective window without removing the focusing lens. If the lens is moved, the focal point of the laser beam changes. Consequently, if the system is not provided with focus adjustment applicability to accommodate the movement of the focus lens or if there is not enough clearance in the lens mount for another optical system For example, in order to mount a protective window, certain improvements or additions must be made to accommodate the protective window in the lens mount. For this reason, many users of laser-based welding and cutting systems are unable to use protective windows.

【0012】NaCl及びKClは保護ウインドウとし
て使用するための最も実用的な材料である。残念なこと
に、これらの材料で形成された保護ウインドウは圧力で
損傷する。従って、保護ウインドウの使用はCO2レー
ザー溶接システムへ対して十分に閉じ込められた状態に
あり、アシストガスが使用されておらず、保護ウインド
ウへの圧力は要素とはなっていない。更にシステム内の
レンズがアシストガスによって冷却されるように意図さ
れている場合に、レンズの前方へ配置した保護ウインド
ウが、アシストガスによるレンズの冷却を阻止してい
る。高レーザーパワーが漸次産業界において使用されて
きており、このためレンズはより高いエネルギーを受け
ることになり、このことが熱上昇を発生し、このような
焦点レンズへの熱効果が懸念事項となっている。
[0012] NaCl and KCl are the most practical materials for use as protective windows. Unfortunately, protective windows formed of these materials are damaged by pressure. Thus, the use of the protective window is well confined to the CO2 laser welding system, no assist gas is used, and the pressure on the protective window is not a factor. Furthermore, if the lenses in the system are intended to be cooled by the assist gas, a protective window located in front of the lens prevents the assist gas from cooling the lenses. Increasingly, high laser power is being used in the industry, which results in the lens receiving higher energy, which creates a heat rise, and the thermal effects on such focus lenses are of concern. ing.

【0013】大部分の切断レーザー即ちカッテイングレ
ーザーは少なくともある時間においては高圧にて作動す
るので、切断用途において保護ウインドウの使用を実用
化出来るように圧力を処理出来る手段を発明することが
要望されているのである。単にレンズ取り付けシステム
内に保護ウインドウのための空間を作ることは、圧力を
処理することにはならない。更に保護ウインドウを挿入
することはアシストガスが焦点レンズを冷却することを
邪魔することになる。
Since most cutting lasers, or cutting lasers, operate at high pressure, at least for some time, there is a need to invent means that can handle the pressure so that the use of protective windows can be practical in cutting applications. It is. Simply creating space for a protective window in the lens mounting system does not address pressure. Furthermore, the insertion of the protective window prevents the assist gas from cooling the focusing lens.

【0014】上述のように、CO2レーザーに使用され
ている標準的な保護ウインドウは、NaCl又はKCl
から形成されているクリスタル材料である。これらのウ
インドウ材料は経済的であり、かつ高価な非反射コーテ
イングを使用することなしでCO2レーザーシステムに
おいて利用可能なエネルギーの90%又はそれ以上を伝
達するであろう。しかしながら、これらの材料はカッテ
イング作業中にアシストガスによって発生される高圧に
耐えることが出来ないのである。
As mentioned above, the standard protective window used for CO2 lasers is NaCl or KCl.
It is a crystal material formed from. These window materials are economical and will transmit 90% or more of the energy available in CO2 laser systems without using expensive non-reflective coatings. However, these materials cannot withstand the high pressures generated by the assist gas during the cutting operation.

【0015】上で述べたように、主要なレーザー製作者
により形成されている市場には保護ウインドウを収容し
ているCO2レーザーカッテイングシステムは存在して
いない。保護ウインドウが圧力的に中性環境下で作動出
来かつアシストガスの圧力から保護される方法又は装置
の使用は、保護ウインドウを使用することが望まれてい
る産業用レーザーの外形及びその他の設計的な特徴によ
って制限されている。あるレーザーシステムでは、高圧
アシストガスの存在のもとで保護ウインドウを使用する
ための手段を取り付けるには十分でない空域を有してい
るレンズ取り付け形状を採用しており、また別のレーザ
ーシステムでは前記製作者のレンズ取り付け設計即ちレ
ンズ・マウント設計を変更し又は該設計へ付加するとい
う現実的でない自動焦点のような特徴を有している専用
の設計を採用している。インダストリアルレーザーレビ
ュー(Industrial Laser Revie
w)より発行されている最近の調査によれば、この分野
には数千以上のの産業用レーザー溶接及び切断システム
が存在しており、毎年1200以上の新たな切断システ
ムが販売されているという。上述のレーザーシステムは
保護ウインドウを使用する手段を備えておらずまたかか
るシステムにおいては損傷した焦点レンズを取り替える
費用が大切であるため、このようなレーザーシステムに
おいては高圧アシストガスを収容しかつ焦点レンズを適
切に冷却出来る保護ウインドウの使用により焦点レンズ
をスパッターから保護するような方法及び装置を提供す
ることが著しく有利なことになるのである。
As mentioned above, there is no CO2 laser cutting system containing a protective window in the market formed by the major laser manufacturers. The use of a method or apparatus in which the protective window can operate in a pressure neutral environment and is protected from the pressure of the assist gas depends on the configuration and other design features of the industrial laser for which it is desired to use the protective window. Limited by various features. Some laser systems employ a lens mounting configuration that has insufficient airspace to mount the means for using a protective window in the presence of high pressure assist gas, while other laser systems use A proprietary design is employed that has features such as impractical autofocus that alter or add to the manufacturer's lens mounting or lens mount design. Industrial Laser Review (Industrial Laser Review)
According to a recent study published by w), there are more than thousands of industrial laser welding and cutting systems in this field, and more than 1200 new cutting systems are sold each year. . Because the laser systems described above do not provide a means for using a protective window, and in such systems the cost of replacing a damaged focus lens is significant, such laser systems contain a high pressure assist gas and have a focus lens. It would be a significant advantage to provide such a method and apparatus that protects the focus lens from spatter by using a protective window that can properly cool the lens.

【0016】レーザー焦点レンズの前方に保護ウインド
ウを保持するための装置は知られている。コスメシュー
(Cosmescu)の米国特許第5312397号及
びダイアクズノ(Diakuzno)の米国特許第45
92353号は、外科的工程において使用されているレ
ーザーの光学系を、レーザー腹腔鏡検査のような処置に
おいて外科処置を害するであろうような血液及び体液か
ら保護するための装置を開示している。これらの装置は
産業用のCO2レーザーカッテイングシステムとは全く
異なるシステムにおいて使用されている。上記コスメシ
ューやダイアクズノ等によって開示された装置は低パワ
ーレーザーにて使用されている。ダイアクズノによって
開示された装置はCO2レーザーのような高パワー産業
用レーザーでないNd:YAG及びアルゴン等のファイ
バー光学システムに関するものである。
[0016] Devices for holding a protective window in front of a laser focus lens are known. U.S. Pat. No. 5,312,397 to Cosmescu and U.S. Pat. No. 45 to Diakuzno
No. 92353 discloses an apparatus for protecting the laser optics used in a surgical process from blood and body fluids that would harm the surgical procedure in procedures such as laser laparoscopy. . These devices are used in systems that are quite different from industrial CO2 laser cutting systems. The devices disclosed by Cosmechu and Diakzuno are used with low power lasers. The device disclosed by Diakzuno relates to fiber optic systems such as Nd: YAG and argon which are not high power industrial lasers such as CO2 lasers.

【0017】より重要なことには、外科的処置において
光学系を汚す血液や体液は、CO2レーザーカッテイン
グシステムにおいて光学系に影響を及ぼす溶融金属や溶
融プラスチックのような物質とはかなり異なっている。
後者の場合はほとんどが固形であり、これらはレンズへ
粘着したりレンズを焼損したりレンズへ跡を付けたりし
てレンズへ恒久的な損傷を発生するが、前者の場合には
ほとんどが水分であり拭い去ることが出来るものであ
る。NaClやKClのようなCO2カッテイングレー
ザーに使用するのに実用的である経済的な保護ウインド
ウは、水溶性であるため外科的には使用出来ないであろ
う。一方、外科的処方においてはサファイアのような高
価な非水溶性クリスタルが使用され保護ウインドウとし
て再使用される。カッテイングレーザーにおいてサファ
イアを使用することは、サファイアがNaClやKCl
よりも非常に高価であるために実用的ではないであろ
う。実際に、サファイアは、焦点レンズが作られる亜鉛
セレン化物(ZnSe)とほぼ等しいほどに高価であ
る。産業用レーザーにおいてZnSeレンズのためにサ
ファイア保護ウインドウを犠牲にするということは経済
的センスを損ねることになる。サファイア保護ウインド
ウは清浄化され外科的セッテイングにおいて再使用出来
るのであるが、産業用カッテイング又は溶接セッテイン
グにおいては簡単に破損されるであろう。更にサファイ
アはCO2レーザーが作用する波長である10.6ミク
ロンにおいてはレーザーの有用なトランミッターではな
いのである。
More importantly, blood and bodily fluids that contaminate the optics during a surgical procedure are significantly different from materials such as molten metal or plastic that affect the optics in a CO2 laser cutting system.
In the latter case, they are mostly solid, which can cause permanent damage to the lens by sticking to the lens, burning the lens, or leaving marks on the lens, whereas in the former case, it is mostly water. It can be wiped away. An economical protective window that is practical for use with CO2 cutting lasers such as NaCl and KCl would not be surgically usable due to its water solubility. On the other hand, in surgical prescriptions, expensive water-insoluble crystals such as sapphire are used and reused as protective windows. The use of sapphire in a cutting laser means that sapphire can be NaCl or KCl
Would be impractical because it is much more expensive. In fact, sapphire is as expensive as zinc selenide (ZnSe) from which the focusing lens is made. Sacrificing a sapphire protective window for a ZnSe lens in an industrial laser detracts from economic sense. Although the sapphire protective window can be cleaned and reused in a surgical setting, it will be easily broken in an industrial cutting or welding setting. In addition, sapphire is not a useful laser transmitter at the 10.6 micron wavelength at which the CO2 laser operates.

【0018】これまでに開示されている装置が使用され
る上での高パワーのCO2レーザーカッテイングシステ
ムと低パワーの外科的レーザーシステムとの間の別の著
しい相違は、CO2レーザーカッテイングシステムにお
いてはステンレススチール及びその他の物体を切断する
ために30psi又はそれ以上の高い圧力のアシストガ
スを使用するということである。CO2レーザーカッテ
イングシステムにおいて使用される高い圧力のアシスト
ガスはコスメシューやダイアクズノ等によっては提示さ
れていない。CO2レーザーカッテイングシステムにお
ける保護ウインドウとしての安価な物質の使用は、光学
取り付け装置の使用方法又は本件発明の方法及び装置の
ように保護ウインドウのためのサポートを提供するため
アシストガス圧力をニュートラル状態にする装置の使用
を要求している。更に、もし保護ウインドウが焦点レン
ズを冷却する手段となるようなアシストガスをブロック
するなら、アシストガスが保護ウインドウと同様にレン
ズを冷却出来るような別の手段を使用しなければならな
い。
Another significant difference between a high power CO2 laser cutting system and a low power surgical laser system in the use of the previously disclosed devices is the stainless steel in the CO2 laser cutting system. The use of a high pressure assist gas of 30 psi or more to cut steel and other objects. The high pressure assist gas used in the CO2 laser cutting system has not been proposed by cosmetic shoes or diakzuno. The use of inexpensive material as a protective window in a CO2 laser cutting system may negate the assist gas pressure to provide support for the protective window, such as using an optical mounting device or the method and apparatus of the present invention. Requests use of equipment. Furthermore, if the protective window blocks the assist gas as a means of cooling the focus lens, another means must be used so that the assist gas can cool the lens as well as the protective window.

【0019】最後に、公知の装置では保護ウインドウを
収容するように設計されているシステム及び装置を具体
化するように意図されているが、本件発明の1観点によ
れば新たらしい装置へ結合されると共に既存のシステム
へ保護ウインドウをレトロフィット(retrofit
ting)するものである。
Finally, while the known devices are intended to embody systems and devices designed to accommodate protective windows, in accordance with one aspect of the present invention, they are coupled to new devices. Retrofit protection windows to existing systems
ting).

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本件発明は、焦点レンズ
が保護ウインドウ組立体内に含まれている当該保護ウイ
ンドウによって保護されているレーザービーム発生装置
における保護ウインドウ組立体に関し及び焦点レンズ組
立体と共に又はそれと一体状態において該保護ウインド
ウ組立体を使用することに関する。この保護ウインドウ
組立体は焦点レンズを含んでいる焦点レンズ組立体へ取
り外し可能に取り付けられているか又はそれと一体的に
構成されている。焦点レンズ組立体及び保護ウインドウ
組立体が一緒に取り付けられているときには、焦点レン
ズは経済的にかつ効果的に汚染から有効に保護される。
保護ウインドウの取り替え又はリニュアルは焦点レンズ
組立体を変更又は分解することなくしばしば行うことが
出来る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a protective window assembly in a laser beam generator where a focusing lens is protected by a protective window contained within the protective window assembly and with or with the focusing lens assembly. And using the protective window assembly in one piece therewith. The protective window assembly is removably attached to or integral with a focus lens assembly that includes the focus lens. When the focus lens assembly and the protective window assembly are mounted together, the focus lens is economically and effectively protected from contamination.
Replacement or renewal of the protective window can often be performed without changing or disassembling the focus lens assembly.

【0021】本件発明の1観点によれば、この発明は保
護ウインドウ組立体であって、これのみがレーザービー
ム発生装置へ解放可能に固着可能となっている保護ウイ
ンドウ組立体を、又はレーザービーム発生装置と一緒に
使用するための焦点レンズ組立体と一体になっている保
護ウインドウ組立体を備えている。この保護ウインドウ
組立体は、(a)内部へ保護ウインドウを固着するため
の凹みを備えたハウジングと、(b)焦点レンズを含ん
でいる焦点レンズ組立体へ前記ハウジングを固着するた
めの固着手段と、を有している。
According to one aspect of the present invention, there is provided a protective window assembly comprising a protective window assembly which is releasably securable to a laser beam generator or a laser beam generator. A protective window assembly is provided which is integral with the focus lens assembly for use with the device. The protective window assembly comprises: (a) a housing with a recess for securing the protective window therein; and (b) securing means for securing the housing to a focus lens assembly including a focus lens. ,have.

【0022】本件発明の別の観点によれば、保護ウイン
ドウを固着するためのハウジングは焦点レンズ組立体へ
対して解放自在に取り付け可能となっている。また本件
発明の別の実施例においては、保護ウインドウ組立体は
焦点レンズ組立体と一体をなしている。
According to another aspect of the present invention, a housing for securing the protective window is releasably attachable to the focus lens assembly. In another embodiment of the present invention, the protective window assembly is integral with the focus lens assembly.

【0023】本件発明の好ましい観点によれば、保護ウ
インドウ組立体ハウジングは保護ウインドウ周囲の圧力
を等しくするためにガスが当該ハウジングを介して通過
出来るようにしてあり、こうして保護ウインドウの破損
又は損傷を防止している。
According to a preferred aspect of the present invention, the protective window assembly housing allows gas to pass through the housing to equalize the pressure around the protective window, thus preventing breakage or damage of the protective window. Preventing.

【0024】更に本件発明の好ましい観点によれば、保
護ウインドウ組立体又はドリル加工されたウインドウ
(下記参照)が十分な数の孔を有しており、これらの孔
は十分な寸法のガス通路として機能しかつ保護ウインド
ウが焦点レンズを冷却するために内部において使用され
ているシステム内にてアシストガスが十分に流れること
が出来るように作動的に配置されている。
Further in accordance with a preferred aspect of the present invention, the protective window assembly or drilled window (see below) has a sufficient number of holes, these holes providing sufficient sized gas passages. A functional and protective window is operatively positioned to allow sufficient flow of assist gas within the system used internally to cool the focus lens.

【0025】本件発明の別の実施例によれば、保護ウイ
ンドウは、焦点レンズの平坦な面へ対して該保護ウイン
ドウを直接配置し、これによりバリアの平坦な面又はウ
インドウの大部分がレンズの平坦な面の大部分と接触
し、こうして焦点レンズにより提供される付加的な支持
により保護バリア又はウインドウの強度を十分に強化
し、それにより高圧下での保護ウインドウの破損が防止
されている。本件発明の別の好ましい実施例によれば、
十分な数の孔が保護ウインドウへドリル成形されてお
り、高圧のアシストガスが該ウインドウを通過して焦点
レンズの周辺の圧力を等しくしかつ該レンズを冷却して
おり、更に(i)小さいスペーサーがレンズと保護ウイ
ンドウとの間において該レンズの作用側に配置され中空
の凹みを形成するか、又は(ii)フランジがレンズ取
付体又はレンズマウントへ対して一体をなす該レンズマ
ウント内へ配置され前記スペーサーと同様の機能を提供
している。双方の実施例において、保護ウインドウ又は
保護ウインドウとスペーサー(又はフランジ)は既存の
システムの同様な凹み内へ収容され得るのであり、この
凹み内においてレンズは、(i)既存の凹みを長く深く
することにより、(ii)これまで使用されているレン
ズに用いられていると同様の焦点距離を持つ薄い焦点レ
ンズを代替使用することにより、(iii)レンズを固
着しているばね又は保持ねじのような1又はそれ以上の
要素の寸法を減少することにより、(iv)焦点レンズ
をレーザービームの焦点が変更されないように焦点を調
整するためシステム内に十分な要領を有する位置へ又は
より長い焦点距離のレンズが代替使用されている位置へ
移動すること、又は(v)上記(i)〜(iv)を組み
合わせること、により付加的空間を形成することによっ
て位置付けられるのである。
According to another embodiment of the present invention, the protective window places the protective window directly against the flat surface of the focusing lens, so that the flat surface of the barrier or a large part of the window is the lens. It is in contact with most of the flat surface and thus the additional support provided by the focusing lens sufficiently enhances the strength of the protective barrier or window, thereby preventing the protective window from breaking under high pressure. According to another preferred embodiment of the present invention,
A sufficient number of holes are drilled into the protective window, high pressure assist gas passes through the window to equalize the pressure around the focus lens and cool the lens, and (i) small spacers Is located on the working side of the lens between the lens and the protective window to form a hollow depression, or (ii) a flange is located in the lens mount integral with the lens mount or lens mount. It provides the same function as the spacer. In both embodiments, the protective window or the protective window and the spacer (or flange) can be housed in a similar recess of the existing system, in which the lens (i) makes the existing recess longer and deeper. Thus, (ii) by replacing a thin focal lens having a focal length similar to that used in the lenses used so far, (iii) like a spring or holding screw securing the lens (Iv) reducing the size of one or more of the elements by moving the focus lens to a position that has sufficient points in the system to adjust the focus so that the focus of the laser beam is not altered, or a longer focal length. Is moved to the position where the lens of the alternative is used, or (v) by combining the above (i) to (iv), It is of being positioned by forming between.

【0026】同様な符号は同様な部材を示している以下
の図面は、本件発明の実施例の具体例を示しているが、
本件出願の請求の範囲に記載の本件発明を制限する意図
を有しているものではない。
The following figures show specific examples of embodiments of the present invention, in which like numerals indicate like parts.
It is not intended to limit the invention as described in the claims of the application.

【0027】本件発明は、保護ウインドウ組立体に関し
て、更には焦点レンズをスパッターから保護し同時に保
護ウインドウを高いガス圧力に対して保護しかつ焦点レ
ンズを適切に冷却することが出来るように該保護ウイン
ドウを使用することに関して、開示している。本件発明
が使用している保護ウインドウ組立体は、保護ウインド
ウを破損しないように保護し同時に焦点レンズを汚染か
ら保護し、更にはそのような保護を経済的にかつ効果的
に達成することが出来るものである。この保護ウインド
ウ組立体は単独でも使用出来、また取り外し可能にも更
にはレーザービーム発生装置内へ差し込まれる焦点レン
ズ組立体の一体部品としても組み込まれることが出来
る。
The present invention relates to a protective window assembly, and also to protect the focus lens from spatter while simultaneously protecting the protective window against high gas pressures and allowing the focus lens to cool properly. Are disclosed with respect to using. The protective window assembly used by the present invention protects the protective window from damage and at the same time protects the focus lens from contamination, and can achieve such protection economically and effectively. Things. The protective window assembly can be used alone, and can be detachably or even incorporated as an integral part of the focus lens assembly that is plugged into the laser beam generator.

【0028】レーザー作動を補助するためにアシストガ
スとしての高圧ガス(例えば窒素ガス)が使用されてい
る。このアシストガスはカッテイング作業を補強しかつ
前述のように、焦点レンズからスパッターを吹き飛ばす
ために工場の雰囲気に優る環境を提供している。ステン
レススチールをカッテイングする場合のようなある環境
下においては、アシストガスの圧力を非常に高く(例え
ば150〜300psig)することが出来る。高圧ガ
スはレンズを保護するために使用されているウインドウ
を破損又は破壊することがある。
A high-pressure gas (eg, nitrogen gas) is used as an assist gas to assist the laser operation. The assist gas reinforces the cutting operation and, as described above, provides an environment that is superior to the atmosphere of the factory to blow off spatter from the focusing lens. Under certain circumstances, such as when cutting stainless steel, the pressure of the assist gas can be very high (eg, 150-300 psig). The high pressure gas can break or destroy windows used to protect the lens.

【0029】ハイパワーレーザーカッテイングシステム
はしばしば該システムの焦点レンズを冷却するためにア
シストガスを使用している。スパッターから焦点レンズ
を保護するために保護ウインドウが使用されるとき、こ
の保護ウインドウはアシストガスがレンズに達しないよ
うに阻止している。このことはレンズを過熱することに
なり、ひいてはレンズに歪みをもたらし、レンズを溶解
することさえももたらす。本件発明の好ましい実施例に
よれば、保護ウインドウ周辺の高ガス圧力はニュートラ
ル状態となっており、アシストガスの助けによってレン
ズを冷却する手段をもたらし、更にレンズをスパッター
汚染から保護するため保護ウインドウを使用する実施例
が提供されている。
High power laser cutting systems often use an assist gas to cool the focal lens of the system. When a protective window is used to protect the focus lens from spatter, the protective window prevents assist gas from reaching the lens. This leads to overheating of the lens, which in turn causes distortion of the lens and even melting of the lens. According to a preferred embodiment of the present invention, the high gas pressure around the protective window is in a neutral state, providing a means for cooling the lens with the aid of an assist gas, and further providing a protective window to protect the lens from sputter contamination. An example of use is provided.

【0030】産業用レーザーにおいて焦点レンズを保護
するためにバリアとして使用するための経済的で実用的
なNaCl、KCl及びその他の物質の弾性は、亜鉛セ
レン化物(ZnSe)のようなCO2レーザー焦点レン
ズに使用される物質の弾性よりも低い。もしZnSeが
保護ウインドウとして使用されるなら、比較的薄いウイ
ンドウが使用されねばならない。それはこのかなり高価
な物質材料を保護ウインドウ用途のための経済的に実施
出来るものするためである。しかしそのような薄いウイ
ンドウは高圧のアシストガスによって非常に容易に破損
し又は破壊されるのである。ステンレススチールをカッ
テイングするような用途に設計されているCO2レーザ
ーシステムに使用される焦点レンズは300psig範
囲のアシストガス圧力に耐えなければならない。そのよ
うな高圧のアシストガスは通常、カッテイングに使用さ
れているハイパワーレーザー(250ワット又はそれ以
上)にのみ使用されている。高圧力のアシストガスは医
療用CO2レーザーには見当たらず、かかる医療用シス
テムにおける光学系装置は高圧力に耐える必要はないの
である。そのような高圧力用途においては、もし高圧力
を処理する方法又は装置が採用されていなければ、KC
lやNaClのような多くのバリア材料及びZnSeの
ような一層高価な材料からなる薄いウインドウは破損す
るのである。高圧のアシストガスを使用している多くの
システムにおいては、アシストガスは焦点レンズを冷却
する手段として使用されている。
The economic and practical resilience of NaCl, KCl and other materials for use as a barrier to protect the focus lens in industrial lasers makes CO2 laser focus lenses such as zinc selenide (ZnSe) Lower than the elasticity of the material used. If ZnSe is used as a protective window, a relatively thin window must be used. This is to make this rather expensive material material economically feasible for protective window applications. However, such thin windows are very easily broken or destroyed by the high pressure assist gas. Focusing lenses used in CO2 laser systems designed for applications such as cutting stainless steel must withstand assist gas pressures in the 300 psig range. Such high pressure assist gases are typically used only for high power lasers (250 watts or more) used for cutting. High pressure assist gas is not found in medical CO2 lasers, and the optics in such medical systems need not withstand high pressures. In such high pressure applications, if no method or apparatus for handling high pressure is employed, KC
Thin windows made of many barrier materials such as 1 and NaCl and more expensive materials such as ZnSe will break. In many systems using high pressure assist gas, the assist gas is used as a means to cool the focus lens.

【0031】今日の市場におけるカッテイング用の最も
ハイパワーな高出力CO2レーザーシステムは、焦点レ
ンズをスパッター及びその他の損傷から保護するための
ウインドウを保有する装置を受け入れるような構造には
なっていない。これらの多くのシステムに使用されてい
るカッテイングヘッド及びレンズマウントの寸法及び形
状には、保護バリアウインドウを付加することが出来る
ように改良するための空所はほとんど又は全く無い。更
に、多くのシステムは、焦点レンズの位置は変更されな
いであろうという仮定のものに、これらのシステムへ組
み込まれる合焦パラメーターを実質的に変更するような
フリキシビリテーを持ち合わせてはいない。そのため、
焦点レンズ又は該焦点レンズ用取り付け装置のいずれか
を含んでいるレーザーシステム内の要素の制限された空
間へ対して保護ウインドウ又はバリアウインドウのため
の取り付けシステムを収容させることがほとんど常に必
要となるのである。更に、このような収容はほとんど常
に焦点レンズの位置を変更することなしで行われなけれ
ばならない。それは焦点レンズの位置を変更することは
カッテイング作業が行われるレーザーの焦点を変更する
ものであり、多くの既存のレーザーカッテイングシステ
ムではそのような焦点位置の変更を補正するための合焦
を可能とする十分な焦点範囲を備えていないからであ
る。十分な空間が存在しかつカッテイングヘッド及びレ
ンズマウントの形状が不当に制限されない時には前述の
方法及び装置が採用され得るのである。
The most high power, high power CO2 laser systems for cutting on the market today are not structured to accept devices that have windows to protect the focus lens from spatter and other damage. The dimensions and shapes of the cutting head and lens mount used in many of these systems have little or no space to improve so that a protective barrier window can be added. Furthermore, many systems do not have the flexibility to substantially change the focusing parameters incorporated into these systems, assuming that the position of the focus lens will not be changed. for that reason,
Since it is almost always necessary to accommodate the mounting system for the protective or barrier window in the limited space of the elements in the laser system including either the focusing lens or the mounting device for the focusing lens. is there. Furthermore, such accommodation should almost always be done without changing the position of the focusing lens. It means that changing the position of the focusing lens changes the focus of the laser where the cutting operation takes place, and many existing laser cutting systems allow focusing to compensate for such changes in focus position. Because it does not have a sufficient focal range. When sufficient space exists and the shape of the cutting head and lens mount is not unduly limited, the methods and apparatus described above can be employed.

【0032】しかしながら、多くのカッテイングヘッド
及びレンズマウント形態においては、レンズマウントを
有しているハードウエアの外的形状を変更したり、当該
外的形状を付加したりすること、更にはレンズの位置を
変更するしたりすことは、これらのヘッドやマウントが
用いられているレーザーカッテイングシステムにより強
制されている機能的及び幾何学的束縛によって、不可能
である。これらの幾何学的及びシステム上の束縛はこれ
までの技術では解消されていない。それはこれまでの技
術は外科的に使用されるような低圧力レーザーシステム
を指向していたからである。
However, in many types of cutting heads and lens mounts, the external shape of the hardware having the lens mount is changed or the external shape is added, and the position of the lens is changed. Or changing the head is not possible due to the functional and geometric constraints imposed by the laser cutting system in which these heads and mounts are used. These geometric and system constraints have not been overcome with the prior art. That is because the prior art has been directed to low pressure laser systems such as those used surgically.

【0033】本件発明及び特に以下に述べる実施例は、
レーザーシステムにおいて使用されるアシストガスによ
り提供される圧力が焦点レンズ取り付けハードウエアの
外的寸法を実質的に変更することのない手段によってニ
ュートラル状態にされる保護ウインドウ組立体を指向し
ている。このことは、平凸レンズが使用されているこれ
らのシステムにおいて焦点レンズの平坦面へ対して保護
ウインドウの平坦面を押圧するか、又は好ましい実施例
におけるように、圧力が保護ウインドウの両側に置いて
等しくなるよう焦点レンズと保護ウインドウとの間の凹
みへアシストガスを流すことが出来るように孔と共に及
び十分な寸法、数及び位置へドリル成形されている保護
ウインドウを使用することにより、達成されている。更
にこのことは、本件発明の別の好ましい実施例において
は、保護ウインドウが図14及び図15に示すような手
段によってレンズマウントの内側へガス通過手段を有す
るウインドウホールダーを差し込むことでレンズマウン
トの外的幾何学構造内へ取り付けられることにより達成
され得るのである。本件発明の更に別の好ましい実施例
によれば、ガス通過手段又はドリル成形付きウインドウ
を備えた保護ウインドウ組立体は、保護ウインドウが焦
点レンズを冷却するために使用されているシステム内へ
アシストガスが十分なガス流をもたらすように位置付け
られた十分な寸法の十分な数の孔を有している。
The present invention and particularly the embodiments described below,
The pressure provided by the assist gas used in the laser system is directed to a protective window assembly that is neutralized by means that does not substantially alter the external dimensions of the focus lens mounting hardware. This can be achieved by pressing the flat surface of the protective window against the flat surface of the focusing lens in those systems where plano-convex lenses are used, or by placing pressure on either side of the protective window, as in the preferred embodiment. Achieved by using a protective window drilled with holes and in sufficient size, number and position to allow the assist gas to flow into the recess between the focus lens and the protective window to be equal. I have. This furthermore means that, in another preferred embodiment of the invention, the protective window is provided on the outside of the lens mount by inserting a window holder with gas passage means inside the lens mount by means as shown in FIGS. This can be achieved by being mounted in a geometrical geometry. In accordance with yet another preferred embodiment of the present invention, a protective window assembly with gas passing means or a window with drilling is provided, wherein assist gas is introduced into the system where the protective window is used to cool the focusing lens. It has a sufficient number of holes of sufficient dimensions positioned to provide sufficient gas flow.

【0034】ガス通過手段の使用は、アシストガスがレ
ンズ及び保護ウインドウを冷却し続けることを可能とし
ているが、レンズを冷却するためには、レンズからの熱
をアシストガスが運び去るようにガス通過手段がアシス
トガスを十分循環させることが必要である。よりハイパ
ワーなレーザーでは、保護ウインドウが破損しないよう
に該保護ウインドウの両側における圧力を等しくするの
に適切なガス通過手段はレンズを冷却するには不適当で
ある。従ってガス通過手段を製造する際に保護ウインド
ウ又は該保護ウインドウを保持している保護ウインドウ
組立体に複数の孔を配置するときには、それらの孔の数
及び寸法は十分に大きく、またレンズ及び保護ウインド
ウの後面から熱を運び去りこれによりこれらの光学系装
置を冷却するように助けるためアシストガスの循環速度
をもたらすようそれらの孔は適切に配置されることが必
要である。しかして、圧力均衡のためのガス通過手段と
して機能するにはより少ない数の孔が適切であろうが、
光学系装置を冷却するためには、より大きい直径の孔又
はより多くの数の孔が要求されるであろう。更に、ガス
通過手段が光学系にドリル成形された孔であるときに
は、それらの孔は冷却を可能とするように中心により近
い位置へ孔をドリル成形することが望まれる。例えば、
1つの孔は圧力均衡を達成するためにウインドウを介し
て十分な圧力が通過出来るように光学系に配置されるこ
とが適切であるが、より多くの孔は光学系を冷却するた
めに必要となろう。同様に、ガス通過手段が、保護ウイ
ンドウ又は焦点レンズが搭載されている組立体へドリル
成形された孔であるときには、勿論、光学系へのドリル
成形孔からなるガス通過手段が成形されるほどに光学系
の中心に接近して複数の孔をドリル形成することが出来
ないであろうがガスはレンズの中心の方へ指向され得る
ことを除き、同様な考察が適用される。更に本件発明の
別の好ましい実施例においては、レンズを冷却すること
が要求され、孔が保護ウインドウと焦点レンズ又は保護
ウインドウが載置されている組立体の要素との双方にド
リル成形されることが理解されるべきである。
The use of gas passing means allows the assist gas to continue to cool the lens and the protective window, but in order to cool the lens, the heat passing from the lens is carried away so that the assist gas carries away the heat from the lens. It is necessary that the means circulate the assist gas sufficiently. With higher power lasers, gas passing means suitable for equalizing the pressure on both sides of the protective window so as not to damage the protective window are inadequate for cooling the lens. Therefore, when arranging a plurality of holes in the protective window or the protective window assembly holding the protective window when manufacturing the gas passage means, the number and size of the holes are sufficiently large, and the lens and the protective window are provided. The holes need to be properly positioned to carry the heat away from the rear surface and thereby provide a circulation rate of the assist gas to help cool these optics. Thus, although a smaller number of holes would be appropriate to serve as a gas passage means for pressure equalization,
Larger diameter holes or a greater number of holes will be required to cool the optics device. Further, when the gas passage means are holes drilled into the optical system, it is desirable to drill the holes closer to the center to allow for cooling. For example,
Suitably one hole is located in the optics to allow sufficient pressure to pass through the window to achieve pressure equilibrium, but more holes are needed to cool the optics. Become. Similarly, when the gas passage means is a hole formed by drilling into a protective window or an assembly on which a focusing lens is mounted, of course, the gas passage means comprising a hole formed by drilling into an optical system is formed to such an extent that the gas passage means is formed. Similar considerations apply, except that it may not be possible to drill holes close to the center of the optics, but the gas may be directed towards the center of the lens. In yet another preferred embodiment of the invention, it is required to cool the lens, and the holes are drilled into both the protective window and the focusing lens or the element of the assembly in which the protective window is mounted. Should be understood.

【0035】ドリル成形されたウインドウを使用してい
る本件発明の好ましい実施例においては、焦点レンズと
保護ウインドウとの間の凹みが、レンズと保護ウインド
ウとの間に例えば約1mm〜2mmの厚みを有しかつ1
mm〜2mmの幅を有しているような小さい円筒形スペ
ーサーを差し込むことにより形成される。
In a preferred embodiment of the present invention using a drilled window, the recess between the focusing lens and the protective window creates a thickness between the lens and the protective window, for example, about 1 mm to 2 mm. Possess and 1
It is formed by inserting a small cylindrical spacer having a width of 2 mm to 2 mm.

【0036】ドリル成形されたウインドウを使用してい
る本件発明の別の好ましい実施例においては、このスペ
ーサーは、レンズと保護ウインドウトの間に凹みを形成
する手段としてレンズの作用側(カッテイング側)が座
しているレンズマウントの円筒形部分の内側直径部へ位
置付けられている小さいフランジによって代替されてい
る。この保護ウインドウはそのフランジ又はスペーサー
の反対側へ座している。スペーサーの代わりにフランジ
を使用することは、保護ウインドウ上の圧力をニュート
ラル状態にするためにレンズと保護ウインドウとの間に
凹みを形成するための手段及び焦点レンズが変更される
ことが出来ないようにレンズを強制的に位置付ける手段
となる利点を有している。かかるフランジはレンズがそ
の上面(通常凸面)へ着座されないこれらのシステムに
おいてレンズを強制的に位置付ける利点を有している。
In another preferred embodiment of the present invention using a drilled window, the spacer is used as a means for forming a recess between the lens and the protective window, the active side (cutting side) of the lens. Has been replaced by a small flange located on the inside diameter of the cylindrical part of the lens mount in which it sits. The protective window sits on the opposite side of the flange or spacer. The use of a flange instead of a spacer means that the means for forming a recess between the lens and the protective window to make the pressure on the protective window neutral and the focusing lens cannot be changed. This has the advantage of being a means for forcibly positioning the lens. Such a flange has the advantage of forcing the lens in these systems where the lens is not seated on its upper surface (usually convex).

【0037】本件発明の全ての実施例において、保護ウ
インドウを載置しかつスペーサー又はフランジを収容す
るために十分な空間が形成されており、これらのスペー
サー又はフランジは、(a)レンズマウンテイング組立
体の種々の要素例えば、これらに限定されるものではな
いが、(i)レンズ、(ii)ばね、(iii)保持ね
じ、(iv)短小化可能なレンズマウントの多くのセグ
メント、の寸法(厚み)を減少することにより、(b)
スペーサー及びウエーブスプリングのような必須でない
要素を取り除くことにより、更には(c)システムの合
焦能力を越えない又はより長い焦点距離を持つレンズで
補正され得る僅かな距離だけ作業端部(カッテイング端
部)からレンズを後方へ移動することにより、凹みを形
成するために使用されているのである。
In all of the embodiments of the present invention, sufficient space is provided for mounting the protective window and for accommodating the spacers or flanges, the spacers or flanges comprising (a) a lens mounting set. The dimensions of the various elements of the volume, such as, but not limited to, (i) the lens, (ii) the spring, (iii) the retaining screw, (iv) the many segments of the lens mount that can be shortened ( (B)
By removing non-essential elements such as spacers and wave springs, and (c) the working end (cutting end) by a small distance that does not exceed the focusing capability of the system or can be corrected with a lens having a longer focal length It is used to form a recess by moving the lens backwards from section (1).

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】図1は、ある三菱CO2産業用レ
ーザシステムにおける焦点レンズ(focusing
lens)を搭載するために三菱によって使用されてい
るタイプに類似したレンズマウント(lens mou
nt)のタイプの断面を示す図である。このレンズマウ
ントは、中空円筒形組立体201を有している。この組
立体201は両端部202、203に開口を有してい
る。この開口のフランジ205a、205bには、焦点
レンズ204が着座しかつ保持ねじ206、スペーサ2
07及びOリング208によって所定位置へ固着され、
該レンズの凸出面が当該組立体201のレーザ(上方)
端部202を向くように配置されている。アシストガス
(assist gas)が当該組立体内の円筒形室の
作業端部203の周辺周りにドリル成形されている孔2
09を介して入るようになっている。レンズが載置され
ているフランジ205a、205bと組立体の頂部との
間の距離はD=Xにて表されている。
FIG. 1 shows a focusing lens in a Mitsubishi CO2 industrial laser system.
lens mount (lens mou) similar to the type used by Mitsubishi to mount the lens
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of type (nt). This lens mount has a hollow cylindrical assembly 201. The assembly 201 has openings at both ends 202 and 203. The focus lens 204 is seated on the flanges 205a and 205b of this opening, and the holding screw 206 and the spacer 2
07 and an O-ring 208 fixed in place.
The convex surface of the lens is the laser (upper) of the assembly 201
It is arranged so as to face the end 202. A hole 2 in which assist gas is drilled around the periphery of the working end 203 of the cylindrical chamber in the assembly
09. The distance between the flange 205a, 205b on which the lens rests and the top of the assembly is represented by D = X.

【0039】図2は、図1の内部要素の分解図を示して
おり、これらの要素は、スパナーレンチの使用によって
解放されることが出来るような保持ねじ206と、スペ
ーサ207と、Oリング即ちガスケット208と、図1
においてフランジ205a、205bによって示されて
いるフランジへ設置されている焦点レンズ204と、よ
り形成されている。
FIG. 2 shows an exploded view of the internal components of FIG. 1, which contain retaining screws 206, spacers 207, and O-rings, which can be released by use of a spanner wrench. Gasket 208 and FIG.
And a focusing lens 204 mounted on the flange indicated by flanges 205a, 205b.

【0040】図3は、図1に示すタイプのレンズマウン
トの代替として製造され得る本件発明の好ましい実施例
によるレンズマウントの断面図を示している。この好ま
しい実施例においては、フランジ210a、210bが
保護ウインドウ(protective windo
w)211を受け入れるため図1におけるフランジ20
5a、205bよりも深く穿孔されている。本件発明の
この好ましい実施例が図1に示すタイプのレンズマウン
トの置き換えとして製造されるとき、本件発明は同一の
外部的形態及び寸法(dimension)を有し、か
つ焦点レンズの位置及びサイズは本件発明の内部的形態
と図1のスタイルのレンズマウントの内部的形態との間
の改良または相違によって改変されていない。レンズマ
ウントの内部円筒形室内へ位置付けられている保護ウイ
ンドウ211は該保護ウインドウ211のための十分な
支持を提供する手段として平凸レンズ212の平坦面へ
押圧され、組立体の内部円筒形凹み即ち室213の作業
端の周辺周りに孔209を介して導入されるアシストガ
スによる高圧にさらされたときに該レンズが破損しない
ようにしている。アシストガスが焦点レンズを冷却する
ための好ましい実施例においてはドリル加工した保護ウ
インドウ211が使用されることが理解されよう。この
保護ウインドウ211は完全に円筒形室213の作業端
を満たし、これによりワーク(work)からのはねか
け即ちスパッター(spatter)が焦点レンズ21
2と接触する状態になることを阻止されている。保護ウ
インドウ211を収容することが要求されている室21
3の作業端の方へフランジが位置付けられている点を延
長している内部室の増分深さ(incremental
depth)は、D=Yで表される。Yはまた保護ウイ
ンドウの厚みでもある。この位置での保護ウインドウを
備えた室213の全体深さは、D=X+Yで表される。
ここで、Dは合計距離であり、Xは図1に示されている
ものであり、増分間隔Yは図1に示されているレンズマ
ウントの外部的形態と同一の外部的形態を有するレンズ
マウントに保護ウインドウ211を収容することが要求
されているものである。
FIG. 3 shows a sectional view of a lens mount according to a preferred embodiment of the present invention, which can be manufactured as an alternative to a lens mount of the type shown in FIG. In this preferred embodiment, the flanges 210a, 210b are protected windows.
w) Flange 20 in FIG.
It is perforated deeper than 5a and 205b. When this preferred embodiment of the invention is manufactured as a replacement for a lens mount of the type shown in FIG. 1, the invention has the same external form and dimensions, and the position and size of the focusing lens It has not been modified by improvements or differences between the internal form of the invention and the internal form of the lens mount of the style of FIG. A protective window 211 positioned into the inner cylindrical chamber of the lens mount is pressed against the flat surface of the plano-convex lens 212 as a means to provide sufficient support for the protective window 211 and the inner cylindrical recess or chamber of the assembly. The lens does not break when exposed to the high pressure of the assist gas introduced through hole 209 around the periphery of the working end 213. It will be appreciated that a drilled protective window 211 is used in the preferred embodiment for assist gas cooling of the focus lens. This protective window 211 completely fills the working end of the cylindrical chamber 213, so that the splash from the work, that is, the spatter,
2 is prevented from coming into contact. Room 21 required to house protective window 211
Incremental depth of the interior chamber extending the point at which the flange is positioned towards the working end of the third
depth) is represented by D = Y. Y is also the thickness of the protective window. The total depth of the chamber 213 with the protective window at this position is represented by D = X + Y.
Here, D is the total distance, X is the one shown in FIG. 1, and the increment interval Y is the lens mount having the same external form as the lens mount shown in FIG. Is required to accommodate the protection window 211.

【0041】図4は、図3に示す内部要素の分解図であ
り、スパナーレンチの使用によって解放される形式の保
持ねじ214と、スペーサー215と、Oリング即ちガ
スケット216と、保護ウインドウ211へ着座してい
る焦点レンズ212と、が示されている。保護ウインド
ウ211は図3に示すようにフランジ210a、210
bへ着座している。
FIG. 4 is an exploded view of the internal components shown in FIG. 3, showing a retaining screw 214 of the type released by use of a spanner wrench, a spacer 215, an O-ring or gasket 216, and a seat on the protective window 211. Focusing lens 212 is shown. As shown in FIG. 3, the protective window 211 has flanges 210a, 210
b.

【0042】図5は、図1に示すタイプのレンズマウン
ト代替として使用されうる本件発明の別の好ましい実施
例を示すレンズマウントの断面図である。フランジ22
0a、220bが保護ウインドウ219及びスペーサー
即ち内部フランジ217を受け入れるために十分な深さ
に穿孔されている。図5に示す本件発明の好ましい実施
例は図1に示すタイプのレンズマウントと同一の外部的
形態及び寸法を有するように形成されることが出来、焦
点レンズ218の焦点距離は、たとえ薄いレンズが使用
されるとしても図1に示すタイプのレンズマウントと同
一となるように形成され得る。孔がドリル成形されてい
る保護ウインドウ219が、保護ウインドウ219とレ
ンズ218の作用(平坦)端部との間にキャビテーを形
成するようにレンズマウントの内部円筒形室内に位置付
けられている。この保護ウインドウ219は円筒形室の
作用端部を完全に充満しており、ワークからのスパッタ
ーが焦点レンズ218と接することを阻止されるように
なっている。保護ウインドウ219のドリル成形はスペ
ーサー即ち内部フランジ217によって生起されるキャ
ビテー内へガスが通るように補助することを可能として
おり、これによりキャビテー内の空間内にてウインドウ
219の前方及び後方において圧力が共に等しくなるこ
と可能としている。このことはウインドウ219を圧力
的にニュートラル状態にする。このキャビテーはレンズ
の作用端とウインドウとの間に位置付けられたスペーサ
ー即ち内部フランジ217によって形成されている。本
件発明の好ましい実施例においては、十分な数及び寸法
の孔が保護ウインドウの適当な位置へドリル成形され、
アシストガスが焦点レンズとウインドウとを冷却する手
段として使用されることを可能としている。
FIG. 5 is a sectional view of a lens mount showing another preferred embodiment of the present invention which can be used as an alternative to a lens mount of the type shown in FIG. Flange 22
Oa, 220b are perforated to a sufficient depth to receive the protective window 219 and the spacer or inner flange 217. The preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 5 can be formed to have the same external form and dimensions as a lens mount of the type shown in FIG. If used, it can be formed to be identical to a lens mount of the type shown in FIG. A protective window 219 with a drilled hole is positioned within the interior cylindrical chamber of the lens mount to form a cavity between the protective window 219 and the working (flat) end of the lens 218. The protective window 219 completely fills the working end of the cylindrical chamber, so that spatter from the work is prevented from coming into contact with the focusing lens 218. The drilling of the protective window 219 allows the gas to assist in passing into the cavities created by the spacers or internal flanges 217 so that pressure can be created in front of and behind the window 219 in the space within the cavities. It is possible that both are equal. This puts the window 219 in a pressure neutral state. The cavity is formed by a spacer or inner flange 217 located between the working end of the lens and the window. In a preferred embodiment of the present invention, a sufficient number and size of holes are drilled into appropriate locations in the protective window,
Assist gas can be used as a means to cool the focus lens and the window.

【0043】スペーサー即ち内部フランジ217の厚み
をAとすると、D=Aで表される。好ましい実施例のこ
の例によれば、室の全体深さDは図3に示す別の好まし
い実施例と同じでX+Yで表され、よってD=X+Yと
なる。この好ましい実施例においては、図3に示す実施
例においては使用されていない付加的な要素によっても
たらされる間隔即ち、レンズ218と保護ウインドウ2
19とを分離しているフランジ217の間隔は、D=A
によって表される。スペーサー即ち内部フランジ217
を収容するための必要な間隔AはレンズをAだけ薄くな
すようにすることにより提供され、このAはフランジ2
17の間隔を収容するのに要求されたとおなじ寸法であ
る。しかしながら、このスペーサー及び保護ウインドウ
を収容するために要求された間隔の全部又はその一部
は、寸法Aだけ保護ウインドウを薄く形成し又は保護ウ
インドウとレンズとをともに薄く形成することによって
提供され得ることが理解されよう。更に、もしレンズの
焦点距離が変更され又はこのシステムが十分な焦点能力
を持つならば、レンズをレンズマウント内のキャビテー
221の頂部の方へ移動することによりかつ保持ねじ2
22又はスペーサー223のような1又はそれ以上の要
素をより薄くすることにより、付加的な空間がスペーサ
ー又は保護ウインドウを収容するように形成されること
が理解される。更に、スペーサー又は内部フランジが保
護ウインドウ及びレンズを分離するように付加されると
き、レンズは平凸レンズ以外の形態のものとなるであろ
う。それは平坦な側面は、保護ウインドウが圧力によっ
て破壊されないようにするために該保護ウインドウを支
持することは、もはや、要求されないからである。
Assuming that the thickness of the spacer, that is, the inner flange 217 is A, D = A. According to this example of the preferred embodiment, the overall depth D of the chamber is the same as in the other preferred embodiment shown in FIG. 3 and is represented by X + Y, so that D = X + Y. In this preferred embodiment, the spacing provided by the additional elements not used in the embodiment shown in FIG.
The distance between the flanges 217 separating the first and the second 19 is D = A.
Represented by Spacer or internal flange 217
Is provided by making the lens thinner by A, where A is the flange 2
The same dimensions as required to accommodate 17 intervals. However, all or part of the spacing required to accommodate this spacer and protective window can be provided by making the protective window thinner by dimension A or by making both the protective window and the lens thinner. Will be understood. In addition, if the focal length of the lens is changed or if the system has sufficient focus capability, by moving the lens toward the top of the cavities 221 in the lens mount and by using the retaining screw 2
It is understood that by making one or more elements thinner, such as 22 or spacer 223, additional space is formed to accommodate the spacer or protective window. Further, when a spacer or internal flange is added to separate the protective window and the lens, the lens will take on a form other than a plano-convex lens. This is because the flat sides are no longer required to support the protective window so that it is not destroyed by pressure.

【0044】本件発明のこの実施例においては、アシス
トガスによって付与される圧力によって保護ウインドウ
が破損するのを阻止する手段を提供するため該保護ウイ
ンドウがレンズに接触することは必要なく、このことは
この実施例がウインドウを支持するであろうメニスカス
レンズ及びデフラクテイブレンズのような平坦面を有し
ていない焦点レンズと共に使用するのに実用的であるよ
うにしている。更に、もしアシスト圧力が等しくなり得
る凹みを形成するようにレンズの作用端面が十分に凹ん
でいるなら、レンズ218とドリル成形された保護ウイ
ンドウ219との間からスペーサーが削除され得ること
が理解されるであろう。また、本件発明の好ましい実施
例においては十分な数と寸法の孔が保護ウインドウ内に
ドリル成形されアシストガスが焦点レンズとウインドウ
とを冷却するための手段として使用されることが可能で
あることを理解されよう。
In this embodiment of the present invention, it is not necessary for the protective window to contact the lens to provide a means of preventing the protective window from being damaged by the pressure applied by the assist gas, which is not necessary. This embodiment makes it practical to use with focus lenses that do not have a flat surface, such as meniscus lenses and defractive lenses that will support the window. Further, it will be appreciated that the spacer may be omitted from between the lens 218 and the drilled protective window 219 if the working end surface of the lens is sufficiently concave to form a depression where the assist pressure may be equal. Will be. Also, in a preferred embodiment of the present invention, a sufficient number and size of holes are drilled into the protective window so that the assist gas can be used as a means for cooling the focus lens and the window. Will be understood.

【0045】図6は、図5に示す本件発明の好ましい実
施例における内部要素に選択的な作業端保持ねじ225
を加えた分解三次元図である。この内部要素は、保持ね
じ222と、スペーサー223と、Oリング224と、
焦点レンズ218と、スペーサー即ち内部フランジ21
7と、ドリル成形した保持ウインドウ219と、より成
る。もし内部フランジがスペーサーの位置に使用される
なら、該フランジは図5に示す組立体の円筒形内部室の
壁と一体をなし、独立した要素ではなくなることが理解
されよう。そのような一体的フランジ217は下方の作
業端保持ねじ225と共に使用され得る。組立体室の内
部壁と一体の内部フランジ217の利点は、そのような
フランジが積極的にレンズをレーザー光線の焦点へ位置
付けかつ該焦点内での不慮の僅かな変更を阻止すること
である。作業端保持ねじの使用は、図5に示すようにレ
ンズが位置している当該図5に示されているフランジ2
20a、220bが取り外され、さらに組立体の円筒形
室の内側直径が保持ねじ225の雄ねじに螺合する雌ね
じ(図示なし)と螺合(図示なし)するであろうことが
分かる。内部フランジ217と結合している選択的作業
端保持ねじ225を使用する別の利点は、保護ウインド
ウが組立体の作業端から保持ねじを単に移動することに
より焦点レンズを独立して移動されることが出来、同時
にレンズが乱されずに保持され、こうして保護ウインド
ウが取り替えられるときレンズ又はレンズ上のコーテン
グが誤った取り扱いによる損傷を防止することである。
作業端保持ねじの使用は、孔又はスロットのような保持
ねじを介して又は保持ねじ上をアシストガスが通ること
が出来るような手段(図示なし)の使用を必要とするで
あろう。
FIG. 6 shows a working end retaining screw 225 optional for the internal element in the preferred embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. This internal element includes a retaining screw 222, a spacer 223, an O-ring 224,
Focusing lens 218 and spacer or inner flange 21
7 and a holding window 219 formed by drilling. It will be appreciated that if an internal flange is used in the location of the spacer, it will be integral with the wall of the cylindrical internal chamber of the assembly shown in FIG. 5 and will not be a separate element. Such an integral flange 217 may be used with the lower working end retaining screw 225. An advantage of the inner flange 217 integral with the inner wall of the assembly chamber is that such a flange positively positions the lens at the focal point of the laser beam and prevents inadvertent minor changes in the focal point. The use of the working end retaining screw is similar to that of the flange 2 shown in FIG.
It can be seen that 20a, 220b has been removed and that the inner diameter of the cylindrical chamber of the assembly will be threaded (not shown) with a female thread (not shown) that will thread into the male thread of retaining screw 225. Another advantage of using the optional working end retaining screw 225 in conjunction with the inner flange 217 is that the protective window can be moved independently of the focusing lens by simply moving the retaining screw from the working end of the assembly. And at the same time the lens is held undisturbed, thus preventing the lens or the coating on the lens from being damaged by mishandling when the protective window is replaced.
The use of a working end retaining screw would require the use of means (not shown) that allow the assist gas to pass through or over the retaining screw, such as a hole or slot.

【0046】図7は、CO2レーザーのヘッドへ焦点レ
ンズを搭載するためトランフ(Trumpf)によって
標準的に使用されているタイプのレンズマウントの断面
を示す図である。このレンズマウントを構成している組
立体は、互いに螺合しかつ両者間にレンズ228とばね
229とを押圧している、2つの主要な要素226、2
27を有している。大きい方の主要な要素226は、フ
ランジ即ち肩部230a,230bを有しており、これ
らのフランジ上にレンズの凸出側が座している。更にこ
の要素226は雌ねじ231a,231bを有してお
り、これらのねじは別の主要な要素227の雄ねじ23
2a,232bと螺合している。レンズマウント組立体
は孔233a,233b,233cを備えており、これ
の孔はレンズの方へアシストガスを指向してレンズを冷
却しかつスパッターをはねのけている。ばね229が焦
点レンズ228の下方に位置しており、レンズの熱膨張
を許容しかつ不慮の過度な締め付けによる損傷を防止し
ている。これらのばねとレンズとは、レンズマウントの
下方部分227の頂部によって形成されているフランジ
即ち肩部235a,235bと、レンズの凸面が座して
フランジ230a,230bと、によって所定位置へ保
持されている。このスタイルのレンズマウントの形態は
複雑で、レンズマウントはカッテイングヘッド234内
のシリンダー即ち管233内に密接に閉じ込められてい
るので、レンズマウント組立体へその外部形態を付加し
たり又は該形態を変更することは、カッテングヘッド全
体を設計変更したりレンズマウント組立体へ対して何ら
か改変をしない限り不可能である。ここでこれらの設計
変更や改変はレーザーを阻止することなくかつ同一の焦
点距離を維持しながら保護ウインドウの後方の凹みへア
シストガスが流れることを可能とするであろうが、それ
らを達成することは不可能であるか又は非常に複雑でか
つ高価であろう。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a lens mount of a type typically used by Trumpf to mount a focusing lens on a CO2 laser head. The assembly that makes up this lens mount is composed of two main elements 226, 2 screwed together and pressing a lens 228 and a spring 229 therebetween.
27. The larger main element 226 has flanges or shoulders 230a, 230b on which the convex side of the lens sits. Furthermore, this element 226 has internal threads 231a, 231b, which are the external threads 23 of another main element 227.
2a and 232b. The lens mount assembly includes holes 233a, 233b, 233c that direct the assist gas toward the lens to cool the lens and repel spatter. A spring 229 is located below the focusing lens 228 to allow thermal expansion of the lens and to prevent damage from accidental over-tightening. These springs and lenses are held in place by flanges or shoulders 235a, 235b formed by the top of the lower portion 227 of the lens mount, and flanges 230a, 230b on which the convex surfaces of the lenses sit. I have. The form of this style of lens mount is complex and the lens mount is tightly enclosed within the cylinder or tube 233 in the cutting head 234, thus adding or modifying its external form to the lens mount assembly. This is not possible without redesigning the entire cutting head or making any modifications to the lens mount assembly. Here, these design changes or modifications would allow the assist gas to flow into the recess behind the protective window without blocking the laser and maintaining the same focal length, but to achieve them Would be impossible or very complicated and expensive.

【0047】図8は、本件発明の別の好ましい実施例の
断面図を示している。この図において、レンズマウンテ
ング組立体は図7に示すレンズマウントのタイプと同様
な外部形態を有している。本件発明の当該好ましい実施
例では、この発明が図7に示すタイプのレンズマウント
の代わりのレンズマウントとして使用されるときにレー
ザービ−ムの焦点を変更することのないように図7にお
けるような同一の位置に焦点レンズが維持されるように
製造されることが出来る。スペーサ−即ちフランジ23
9が組立体内において焦点レンズ238とドリル加工し
た保護ウインドウ240との間に位置付られ、該焦点レ
ンズ238とドリル加工した保護ウインドウ240との
間に凹み241を形成し、この中に加圧されたアシスト
ガスが流入出来る。保護ウインドウ240が円筒形室2
43の作業端を完全に満たし、ワークからのスパッター
が焦点レンズ238へ接触するように飛散することを阻
止している。保護ウインドウ240のドリル加工はアシ
ストガスがスペーサー即ち内部フランジ239によって
形成されている凹み241内へ流入することを可能と
し、これにより凹み241内の空間においてウインドウ
240の前方と後方との双方における圧力を等しくする
ようにしており、こうしてウインドウ240に圧力的な
ニュートラル環境を形成している。該凹み241はレン
ズの作業端とウインドウとの間に位置付けられたスペー
サー即ち内部フランジ239によって形成されている。
本件発明の好ましい実施例においては十分な数及び寸法
の孔が保護ウインドウの適切な位置へドリル成形され、
こうしてガスが焦点レンズとウインドウとを冷却する手
段として用いられることが出来るようになっていること
が理解されよう。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of another preferred embodiment of the present invention. In this figure, the lens mounting assembly has an external configuration similar to the type of lens mount shown in FIG. In this preferred embodiment of the present invention, the same as in FIG. 7 so as not to change the focus of the laser beam when the present invention is used as a lens mount instead of a lens mount of the type shown in FIG. Can be manufactured so that the focus lens is maintained in the position of Spacer or flange 23
9 is positioned in the assembly between the focus lens 238 and the drilled protective window 240 to form a recess 241 between the focus lens 238 and the drilled protective window 240 and pressurized therein. Assist gas can flow in. Protective window 240 is cylindrical chamber 2
The work end 43 is completely filled to prevent spatter from the work from scattering to contact the focus lens 238. Drilling of the protective window 240 allows the assist gas to flow into the recess 241 formed by the spacer or inner flange 239, thereby providing a pressure within the recess 241 at both the front and rear of the window 240. Are equalized, thus creating a pressure neutral environment in the window 240. The recess 241 is formed by a spacer or inner flange 239 located between the working end of the lens and the window.
In a preferred embodiment of the present invention, a sufficient number and size of holes are drilled into the protective window at appropriate locations,
It will be appreciated that the gas can thus be used as a means for cooling the focus lens and the window.

【0048】本件発明のこの実施例は図7に示すタイプ
の既存のレンズマウントの代わりとして使用されるであ
ろうことが理解される。ここでスペーサー即ちフランジ
239と保護ウインドウ240とによって占められる空
間(D=Yによって表されている)は“y”に等しい距
離だけレンズマウントの作業端を短くしている。
It is understood that this embodiment of the present invention may be used as a replacement for an existing lens mount of the type shown in FIG. Here, the space occupied by the spacer or flange 239 and the protective window 240 (denoted by D = Y) shortens the working end of the lens mount by a distance equal to "y".

【0049】本件発明のこの実施例においては、アシス
トガスによって付与される圧力によってウインドウが破
損するのを防止するたの手段を提供するためレンズへ保
護ウインドウを接触する必要がなく、このためこの実施
例は、メニスカスレンズやデフラクテイブレンズのよう
な、ウインドウを支持するであろうような平坦面を有し
ていない焦点レンズと共に使用するのに適するようにし
ている。また、もしアシストガスが均等化出来るような
凹みを形成するための十分な凹部をレンズの作業端面が
有しているなら、スペーサー即ちフランジ239は、レ
ンズ238とドリル形成された保護ウインドウ240と
の間から削除され得るであろうことが理解される。
In this embodiment of the present invention, there is no need to contact the protective window with the lens to provide a means of preventing the window from being damaged by the pressure applied by the assist gas. The examples are suitable for use with focusing lenses that do not have a flat surface that would support a window, such as meniscus lenses and defractive lenses. Also, if the working end surface of the lens has enough recesses to form a recess so that the assist gas can be equalized, a spacer or flange 239 may be formed between the lens 238 and the drilled protective window 240. It is understood that it could be deleted from time.

【0050】図9は、図8に示す本件発明の好ましい実
施例の内部要素の分解立体図であり、焦点レンズ238
と、スペーサー即ちフランジ239と、ドリル形成され
た保護ウインドウ240と、スプリング242と、を示
している。
FIG. 9 is an exploded view of the internal elements of the preferred embodiment of the present invention shown in FIG.
, A spacer or flange 239, a drilled protective window 240, and a spring 242.

【0051】図10は、本件発明の別の好ましい実施例
の分解立体図であり、ドリル形成された保護ウインドウ
246は、レーザーメカニズム社及びその他の会社によ
って製造されているレンズマウントと同様な外部形態に
製造されることが出来る引き出しタイプのレンズマウン
ト組立体244へ搭載される。このようなレンズマウン
トは、かかるタイプのレンズマウントの代わりとして本
件発明を使用する目的で、シンナテイストリピット&レ
ーザーカットブランド(Cincinnati,Str
ippit and Laser Cut brand
s)を含む幾つかなレーザーシステムにおいて使用され
ている。図示した本件発明のこの好ましい実施例におい
ては、ドリル形成された保護ウインドウ246が焦点レ
ンズ249の前方に位置付けられており、これにより保
護ウインドウが、焦点レンズ249が内部に搭載される
円筒形凹み252の孔全体をブロックしている。もし本
件発明のこの好ましい実施例がレーザーメカニズム社及
びその他の会社によって製造されている引き出しタイプ
のレンズマウント組立体の代わりに使用されるなら、そ
のレンズマウントは該レンズマウントと実質的に同様の
寸法及び形状を有する既存のレーザーシステムのカッテ
イングヘッド(図示なし)の孔内へ滑動しなけらばなら
ず、かつより大きい又は異なる形状のレンズマウントを
収容するような実行不能なカッテイングヘッドの改変を
必要とすることになる。図示した本件発明の好ましい実
施例においては、本件発明が既存のレーザーシステムに
おける代替えレンズマウントとして使用されるときに保
護ウインドウ246を収容するために要求される間隙
は、下記のような手段によってレンズマウントの外部形
態を変更することなく形成され得るのである。即ち、
(i)OEMデザインにおいて通常使用されているより
も薄い焦点レンズ249を使用すること、(ii)保持
ねじ250を1〜2mmだけ短くすることによりワーク
からレンズを1〜2mmほど後方へ移動すること、(i
ii)スペーサー248を組立体の作業端前方部所から
保護ウインドウ246とレンズ249との間における焦
点レンズ249下方の位置まで移動するか、かかるスペ
ーサー248を保護ウインドウ246とレンズ249と
の間に位置した小さいスペーサーと取り替えるか、ある
場合(下記参照)にはスペーサーを削除すること。もし
焦点レンズが移動されるなら焦点距離が変更され、もし
システムが焦点距離の変更を収容出来る十分な焦点調整
を備えていないなら、より長い焦点距離を備えた焦点レ
ンズを収容することが使用されねばならない、というこ
とは理解されよう。
FIG. 10 is an exploded perspective view of another preferred embodiment of the present invention, in which a drilled protective window 246 has an external configuration similar to lens mounts manufactured by Laser Mechanism and others. Is mounted on a drawer type lens mount assembly 244 that can be manufactured. Such lens mounts are intended to use the present invention as an alternative to such types of lens mounts, with the Cincinnati Tripit & Laser Cut brand (Cincinnati, Str.)
ippit and Laser Cut brand
s), including those used in several laser systems. In the illustrated preferred embodiment of the present invention, a drilled protective window 246 is positioned in front of the focusing lens 249 so that the protective window comprises a cylindrical recess 252 in which the focusing lens 249 is mounted. The entire hole is blocked. If this preferred embodiment of the present invention is used in place of a drawer-type lens mount assembly manufactured by Laser Mechanism Corporation and other companies, the lens mount will have substantially similar dimensions to the lens mount. Have to slide into the holes of existing laser system cutting heads (not shown) having a shape and shape, and require non-viable cutting head modifications to accommodate larger or differently shaped lens mounts It will be. In the illustrated preferred embodiment of the present invention, the gap required to accommodate the protective window 246 when the present invention is used as an alternative lens mount in an existing laser system, is increased by the following means. Can be formed without changing the external form. That is,
(I) using a thinner focus lens 249 than is typically used in OEM designs; (ii) moving the lens back 1-2 mm from the workpiece by shortening the holding screw 250 by 1-2 mm. , (I
ii) Move the spacer 248 from the front of the working end of the assembly to a position below the focus lens 249 between the protection window 246 and the lens 249, or place the spacer 248 between the protection window 246 and the lens 249. Replace with a smaller spacer or remove the spacer in some cases (see below). If the focal length is moved, the focal length will be changed, and if the system does not have enough focus adjustment to accommodate the focal length change, housing a focal length with a longer focal length will be used. It must be understood that it must be done.

【0052】加圧されたアシストガスが流入出来る凹み
をレンズ249とドリル形成された保護ウインドウ24
6との間に形成するため、スペーサー248が焦点レン
ズ249とドリル形成された保護ウインドウ246との
間に配置されている。保護ウインドウ246のドリル形
成は、スペーサー248又は選択的な内部フランジ(図
示なし)によって形成される凹み内にアシストガスが流
れることを可能とし、このことがウインドウ246の前
方及び後方双方における圧力を等しくし、これにより、
ウインドウ246に圧力的にニュートラル即ち中性の環
境を形成している。レンズマウントの円筒形凹み252
の作業端にはフランジ253があり、このフランジには
保護ウインドウが座している。本件発明の当該実施例の
別の形態においては、作業端保持ねじ251がフランジ
253の代わりに用いられることが出来、これにより取
り扱い不備による焦点レンズの不慮の損傷を防止するた
め、焦点レンズを取り扱うことなく保護ウインドウの除
去を可能としている。
The lens 249 and the protection window 24 formed with a drill are formed in the recess through which the pressurized assist gas can flow.
6, a spacer 248 is disposed between the focusing lens 249 and the drilled protective window 246. Drilling of the protective window 246 allows the assist gas to flow into the recess formed by the spacer 248 or optional internal flange (not shown), which equalizes the pressure both in front and behind the window 246. And this
The window 246 creates a pressure neutral or neutral environment. Lens mount cylindrical recess 252
The working end has a flange 253 on which a protective window is seated. In another form of this embodiment of the present invention, a working end retaining screw 251 can be used in place of the flange 253 to handle the focus lens to prevent accidental damage to the focus lens due to mishandling. The protection window can be removed without any problem.

【0053】本件発明のこの実施例においては、アシス
トガスによって付与される圧力により保護ウインドウが
破壊されるのを阻止する手段を提供するために保護ウイ
ンドウをレンズに接触させるということは必要でない。
このため、この実施例はウインドウを支持するであろう
メニスカスレンズやデフラクテイブレンズのような平坦
面を有していない焦点レンズと共に使用するのに実用的
であるようにしている。しかしながら、本件発明の別の
実施例(図示なし)においては、保護ウインドウは、図
3に示すと同様に保護ウインドウのサポート即ち支持体
を提供するため平凸レンズの平坦面に接触するように配
置され得ることが理解出来る。更にまた、もし、アシス
トガス圧力が均等化出来るような凹みを形成するよう
に、レンズの作業端面が十分に凹んでいるなら、レンズ
249とドリル形成した保護ウインドウ246との間か
らスペーサー即ちフランジ248が削除され得ることが
理解される。
In this embodiment of the present invention, it is not necessary for the protective window to contact the lens to provide a means of preventing the protective window from being destroyed by the pressure provided by the assist gas.
This makes this embodiment practical for use with focus lenses that do not have a flat surface, such as meniscus lenses or defractive lenses that will support the window. However, in another embodiment (not shown) of the present invention, the protective window is arranged to contact the flat surface of the plano-convex lens to provide support for the protective window, as shown in FIG. It can be understood that it gets. Furthermore, if the working end surface of the lens is sufficiently recessed to form a recess that allows the assist gas pressure to be equalized, a spacer or flange 248 may be inserted between the lens 249 and the drilled protective window 246. It can be understood that can be deleted.

【0054】図11は、図7に示す管状レンズマウント
の着想に類似しているレーザーカッテイングシステムの
レンズを合焦するためにバイストロニック(Bystr
onic)及びその他によって使用されているタイプの
管状レンズマウントの断面を示す図である。しかしなが
ら図7においては管が互いにねじで連結されている2つ
の主要な要素を備えているのに対して、図11の管は単
一の内ねじ付き管254であり、この管内には雄ねじを
有する保持ねじ255が該管254内の所定位置へ焦点
レンズ256を保持するために差し込まれている。この
管は種々の焦点距離及びカッテイングヘッド形状を収容
するため種々の長さとすることが出来、もしレンズ組立
体が当該管内に置かれるなら、保持ねじ255を緩める
ことにより光学系体を取り外すために長いハンドルがつ
いたスパナーレンチの使用が要求されることが理解され
るであろう。焦点レンズ256は管254の内側へ搭載
され、該レンズ256は管のフランジ又は肩部257
a、257bへ着座している。この焦点レンズ256
は、ばね258とレンズ256の下方(作業端)面との
間にあるばね258内の溝又は凹み内へ載置されたOリ
ング259や該ばね258等により構成されている組立
体によって所定位置へ保持されており、この組立体は管
254内へねじこまれる雄ねじを有している保持ねじ2
55により管内へ固着されている。組立体255、25
6、258、259により占められる空間はD=Xによ
り表されている。
FIG. 11 illustrates a Bistronic (Bystronic) for focusing a lens of a laser cutting system similar to the concept of the tubular lens mount shown in FIG.
FIG. 3 shows a cross section of a tubular lens mount of the type used by S. Onic) and others. However, while in FIG. 7 the tube comprises two main elements screwed together, the tube of FIG. 11 is a single internally threaded tube 254, in which an external thread is provided. A holding screw 255 is inserted to hold the focus lens 256 in place within the tube 254. The tube can be of various lengths to accommodate various focal lengths and cutting head configurations, and if the lens assembly is placed in the tube, loosen the retaining screw 255 to remove the optics by removing the retaining screw 255. It will be appreciated that the use of a spanner wrench with a long handle is required. The focus lens 256 is mounted inside the tube 254, and the lens 256 is mounted on the tube flange or shoulder 257.
a, 257b. This focusing lens 256
Is positioned in a predetermined position by an O-ring 259 mounted in a groove or recess in the spring 258 between the spring 258 and the lower (working end) surface of the lens 256, and an assembly constituted by the spring 258 and the like. This assembly includes a retaining screw 2 having an external thread threaded into tube 254.
55 secures into the tube. Assemblies 255, 25
The space occupied by 6,258,259 is represented by D = X.

【0055】図12は、本件発明の別の好ましい実施例
の断面図であり、ここではレンズマウンテイングシステ
ムが、図11に示すタイプのレンズマウントの代わりと
して本件発明を使用するため、図11に示すタイプのレ
ンズマウントと同様な外部形態を有するように形成され
ることが出来るようになっている。本件発明の好ましい
実施例が既存のシステムの代替レンズマウントとして使
用されるときには、焦点レンズ260はレーザービーム
の焦点を変更しないように図11に示すレンズマウント
における焦点レンズ256と同じ位置へ位置付けられ
る。加圧されたアシストガスが流れ込むことが出来る凹
み263をレンズ260とドリル形成された保護ウイン
ドウ262との間に形成するため組立体内の焦点レンズ
260とドリル形成された保護ウインドウ262との間
にスペーサー又はフランジ261が配置されている。保
護ウインドウ262は円筒形室264の作用端部を完全
に充満しており、それによりワークからのスパッターが
焦点レンズ260と接することを阻止されるようになっ
ている。保護ウインドウ262のドリル形成はアシスト
ガスがスペーサー又はフランジ261によって形成され
る凹み263内へ流入することを可能にしており、この
凹み263は該凹み263内の空間においてウインドウ
262の前方及び後方の双方における圧力を等しくし、
ウインドウ262のために圧力的にニュートラル状態に
する。この凹みは、レンズ260の作業端とウインドウ
262との間に位置付けられたスペーサ即ちフランジ2
61によって形成されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view of another preferred embodiment of the present invention, in which a lens mounting system uses the present invention instead of a lens mount of the type shown in FIG. It can be formed to have an external form similar to a lens mount of the type shown. When the preferred embodiment of the present invention is used as an alternative lens mount for an existing system, the focus lens 260 is positioned at the same position as the focus lens 256 in the lens mount shown in FIG. 11 so as not to change the focus of the laser beam. A spacer is provided between the focal lens 260 and the drilled protective window 262 in the assembly to form a recess 263 between the lens 260 and the drilled protective window 262 through which the pressurized assist gas can flow. Alternatively, a flange 261 is provided. The protective window 262 completely fills the working end of the cylindrical chamber 264 so that spatter from the workpiece is prevented from coming into contact with the focusing lens 260. Drilling of the protective window 262 allows the assist gas to flow into a recess 263 formed by the spacer or flange 261, which recess 263 is both in front of and behind the window 262 in the space within the recess 263. Pressure at
It is pressure neutral for window 262. This indentation is provided by a spacer or flange 2 located between the working end of lens 260 and window 262.
61.

【0056】本件発明のこの実施例は、図11に示すタ
イプの既存のレンズマウントの代替として使用され得る
もので、図12に示すレンズマウントにいては、スペー
サ即ちフランジ261、保護ウインドウ262、レンズ
260、Oリング265、ばね266、及び保持ねじ2
67が、図11に示すタイプのレンズマウントにおいて
レンズ256、Oリング259、ばね258、及び保持
ねじ255を収容しているD=Xで示すと同様の間隔内
に収容されている。D=Yによって示すような、本件発
明のこの好ましい実施例において使用されている保護ウ
インドウ262及びスペーサ即ちフランジ261によっ
て占められている付加的な間隔は、図11に示されるタ
イプのレンズマウントのOEMバージョンにおいて使用
されるよりも小さなばね266及び保持ねじ267を使
用することにより使用出来るものである。レンズ26
0、スペーサー261、保護ウインドウ262、Oリン
グ265及びばね266からなる組立体は、カッテイン
グヘッド270内に組立体を包含している管269の一
部を形成している肩部即ちフランジ268a、268b
へ対してレンズ260を押圧している保持ねじ267に
よって所定位置へ保持されている。
This embodiment of the present invention can be used as a replacement for an existing lens mount of the type shown in FIG. 11, and for the lens mount shown in FIG. 12, a spacer or flange 261, a protective window 262, a lens 260, O-ring 265, spring 266, and retaining screw 2
67 are housed in a similar distance as indicated by D = X which houses the lens 256, O-ring 259, spring 258, and holding screw 255 in a lens mount of the type shown in FIG. The additional spacing occupied by the protective window 262 and spacers or flanges 261 used in this preferred embodiment of the present invention, as indicated by D = Y, is the OEM of lens mounts of the type shown in FIG. It can be used by using a smaller spring 266 and retaining screw 267 than used in the version. Lens 26
The assembly consisting of the spacer 261, the protective window 262, the O-ring 265, and the spring 266 forms a shoulder or flange 268 a, 268 b forming part of the tube 269 containing the assembly in the cutting head 270.
The lens 260 is held at a predetermined position by a holding screw 267 that presses the lens 260.

【0057】本件発明のこの実施例においては、アシス
トガスによって付与される圧力により保護ウインドウが
破壊されるのを阻止する手段を提供するために保護ウイ
ンドウをレンズに接触させるということは必要でない。
このため、この実施例はウインドウを支持するであろう
メニスカスレンズやデフラクテイブレンズのような平坦
面を有していない焦点レンズと共に使用するのに実用的
であるようにしている。しかしながら、本件発明の別の
実施例(図示なし)においては、保護ウインドウは、図
3に示すと同様に保護ウインドウのサポート即ち支持体
を提供するため平凸レンズの平坦面に接触するように配
置され得ることが理解出来る。更にまた、もし、アシス
トガス圧力が均等化出来るような凹みを形成するよう
に、レンズの作業端面が十分に凹んでいるなら、レンズ
249とドリル形成した保護ウインドウ246との間か
らスペーサー即ちフランジ248が削除され得ることが
理解される。更に本件発明の好ましい実施例において
は、アシストガスが焦点レンズとウインドウとを冷却す
るための手段として使用されるように十分な数及び寸法
の孔が保護ウインドウ内の適切な位置へドリル成形され
得ることが理解される。
In this embodiment of the present invention, it is not necessary for the protective window to contact the lens to provide a means to prevent the protective window from being destroyed by the pressure provided by the assist gas.
This makes this embodiment practical for use with focus lenses that do not have a flat surface, such as meniscus lenses or defractive lenses that will support the window. However, in another embodiment (not shown) of the present invention, the protective window is arranged to contact the flat surface of the plano-convex lens to provide support for the protective window, as shown in FIG. It can be understood that it gets. Furthermore, if the working end surface of the lens is sufficiently recessed to form a recess that allows the assist gas pressure to be equalized, a spacer or flange 248 may be inserted between the lens 249 and the drilled protective window 246. It can be understood that can be deleted. Further, in a preferred embodiment of the present invention, a sufficient number and size of holes can be drilled into appropriate locations within the protective window so that the assist gas is used as a means for cooling the focus lens and the window. It is understood that.

【0058】図11に示すようなレンズマウンテイング
システムは、使用時には、1500ワット程度から少な
くとも3000ワット程度までの電力範囲で使用出来る
市場にて入手可能なレーザーシステムである。ハイパワ
ーレーザーはより多くのエネルギーを発生し、焦点レン
ズが吸収することが出来、該レンズがエネルギーを吸収
するとその結果熱が発生する。過剰な熱はレンズを変形
し又は損傷し、レーザービームスポット寸法又は焦点を
歪めることからレンズが溶融する大変な破損まで種々の
範囲の欠陥をもたらす。図12及び図13に示されるよ
うな本件発明の好ましい実施例が使用されている図11
に示すと同様のカッテイングヘッドを備えた3000ワ
ットレーザーにおいては、図16のA及び図13に示す
ように、保護ウインドウ302の周辺部に配置された直
径が1/16インチの6個の孔301がウインドウの前
方及び後方における圧力を均一にするためのガス通過手
段として適切である。しかしながら、もしアシストガス
がレンズを冷却するための手段であるならば、このよう
な孔形状が使用されるとき、ビームによって発生した熱
は保護ウインドウ262の後方に位置した焦点レンズ2
60を歪めるであろう。図16のBに示すように、より
大きな直径の孔303がウインドウ302の中心に近い
方に付加されると、レーザーはより大きいハイパワーレ
ートにて作動出来るが、未だフルパワーではない。しか
し、図16のCに示すように、ウインドウ302へ対し
て大きい直径を有する孔304を第2列目として付加す
ると、レーザーはレンズの損傷なしで実質的にフルパワ
ーの状態で作動することが出来るであろう。これらの大
きい孔がウインドウの周辺に近接してかつ小さい孔が中
心に近接して配置したとき、又は均等な寸法の孔が適切
な位置に配置されたときにも、ウインドウ内に複数の孔
を組み合わせり、レンズ又はウインドウが載置されてい
る組立体内に複数の孔を適当に配置したとき得られると
同様な結果が得られるであろうことが理解されであろ
う。
A lens mounting system as shown in FIG. 11 is a commercially available laser system that can be used in a power range of about 1500 watts to at least about 3000 watts when used. High power lasers generate more energy and can be absorbed by the focusing lens, which generates heat when the lens absorbs energy. Excessive heat can deform or damage the lens, resulting in a range of defects ranging from distorting the laser beam spot size or focus to severe damage that melts the lens. FIG. 11 in which the preferred embodiment of the present invention is used as shown in FIGS.
In a 3000 watt laser equipped with a cutting head similar to that shown in FIG. 6, six 1/16 inch diameter holes 301 arranged around the protective window 302 as shown in FIGS. Are suitable as gas passage means for equalizing the pressure in front and behind the window. However, if the assist gas is a means for cooling the lens, when such a hole geometry is used, the heat generated by the beam will cause the focus lens 2 located behind the protective window 262 to be positioned.
Will distort 60. When a larger diameter hole 303 is added closer to the center of window 302, as shown in FIG. 16B, the laser can operate at a higher high power rate but is not yet at full power. However, as shown in FIG. 16C, the addition of a large diameter hole 304 to the window 302 as the second row allows the laser to operate at substantially full power without lens damage. I can do it. When these large holes are located close to the periphery of the window and the small holes are located close to the center, or when equally sized holes are placed in the proper position, multiple holes are created in the window. It will be appreciated that in combination, similar results may be obtained as would be obtained with the proper placement of a plurality of holes in the assembly in which the lens or window is mounted.

【0059】図14及び図15を参照すると、レンズマ
ウントはマザック(Mazak)レンズマウント409
に対するアダプターであり、ここでは焦点レンズ408
がウエーブスプリングのようなフラットスプリング40
6によってフランジ411ヘ対して押圧されている。ア
ダプターは2つの積み重ね保持ねじ402、405の形
態を有しており、一方の保持ねじ402は雄ねじ402
Aを有しており他方の保持ねじ405の雌ねじ(図示な
し)へ螺合している。これらの2つの要素402、40
5はレーザーシステムのオリジナルイクイプメントマニ
ファクチュアラ(original equipmen
t manufacturer:OEM)によって供給
されるレンズマウントの保持ねじを代替する。保護ウイ
ンドウ404がレンズマウントの作業端から差し込まれ
ており、保持ねじのレーザー端部へ位置付けられたフラ
ンジ412(図15参照)のより大きい保持ねじ405
の内側に取り付けられている。アシストガスはこのより
大きい保持ねじ405の孔405Aを介して通り抜け、
該アシストガスの圧力がレンズ408と保護ウインドウ
404との間に形成された凹み内にて均平化する。この
凹みはウエーブスプリング406とスペーサ407とに
よって形成されている。本件発明の別の実施例によれ
ば、これらの孔405Aは、レンズマウント409の外
方ケーシングへ又は組立体の形態によっては保護ウイン
ドウマウントとレンズが搭載されている組立体との間の
接続装置のような別の要素の半径方向に配置されること
が出来ることが理解されよう。もし適切に操作されるな
ら、この保護ウインドウ404は除去されることが出
来、代わりのものが焦点レンズ408を妨げることなく
装着されることが出来、これは保護ウインドウ404が
変更されるときに要求される焦点量を制限する。
Referring to FIGS. 14 and 15, the lens mount is a Mazak lens mount 409.
To the focus lens 408
Is a flat spring 40 like a wave spring
6 against the flange 411. The adapter has the form of two stacked retaining screws 402, 405, one retaining screw 402 is a male screw 402
A and is screwed into a female screw (not shown) of the other holding screw 405. These two elements 402, 40
5 is the original equipment manufacturer of the laser system.
It replaces the lens mount retaining screw supplied by the tmanufacturer (OEM). A protective window 404 is inserted through the working end of the lens mount and a larger retaining screw 405 on flange 412 (see FIG. 15) located at the laser end of the retaining screw.
It is attached inside. The assist gas passes through the hole 405A of the larger holding screw 405,
The pressure of the assist gas is leveled in the recess formed between the lens 408 and the protective window 404. This depression is formed by the wave spring 406 and the spacer 407. According to another embodiment of the present invention, these holes 405A are provided in the outer casing of the lens mount 409 or, depending on the form of the assembly, between the protective window mount and the assembly in which the lens is mounted. It will be appreciated that other elements such as can be arranged radially. If properly operated, this protection window 404 can be removed and a replacement can be installed without disturbing the focus lens 408, which is required when the protection window 404 is changed. Limit the amount of focus performed.

【0060】保護ウインドウ404はより大きい外方保
持ねじ405の内側に重なっている内方保持ねじ402
によって所定位置へ保持されている。保護ウインドウ4
04と保持ねじとの間には、Oリング403が配置され
ている。このOリングは、ウインドウが加熱されたとき
に該ウインドウが膨張することを可能とし、さらに圧力
が付与されるとき光学系を緩衝する。外方の保持ねじ4
05は焦点レンズを所定位置へ保持するため所定の圧力
にて締め付けられている。その後、他の要素が組つけら
れる。
The protective window 404 has an inner retaining screw 402 that overlaps a larger outer retaining screw 405.
Is held at a predetermined position. Protective window 4
An O-ring 403 is arranged between the holding screw 04 and the holding screw. The O-ring allows the window to expand when the window is heated and also cushions the optics when pressure is applied. Outer holding screw 4
Reference numeral 05 is tightened with a predetermined pressure to hold the focus lens at a predetermined position. Thereafter, other elements are assembled.

【0061】レンズマウント内の孔405Aはアシスト
ガス圧力が保護ウインドウ404をバイパスすることを
可能としている。ウエーブスプリング406は保護ウイ
ンドウの前方及び後方にてアシストガスを均平化するこ
とが出来るように図示したように位置付られねばなら
ず、これによりアシストガスが孔405Aを介して通る
開口を可能としている。本件の好ましい実施例において
は、十分な数及び寸法の孔が保護ウインドウへ、又はレ
ンズ若しくはウインドウマウンテイング組立体402、
405、409の要素へ、又はウインドウとそのような
要素との双方へドリル形成され、アシストガスが焦点レ
ンズ及びウインドウを冷却する手段として使用されるこ
とが出来ることを理解されよう。
A hole 405A in the lens mount allows the assist gas pressure to bypass the protection window 404. The wave spring 406 must be positioned as shown so as to level the assist gas in front of and behind the protective window, thereby allowing an opening through which the assist gas passes through hole 405A. I have. In the presently preferred embodiment, a sufficient number and size of holes are provided in the protective window or in the lens or window mounting assembly 402,
It will be appreciated that drilling into the elements 405, 409, or into both the window and such elements, the assist gas can be used as a means to cool the focusing lens and window.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】焦点レンズを取り付けるため幾つかのCO2レ
ーザーシステムへ標準的に使用されている形式のレンズ
取り付けのための要素部分の断面図であり、保護ウイン
ドウを収容しかつまた保護ウインドウの損傷を防止する
ため当該システム内に高圧力を収容するよう該装置を拡
張するためには領域が制限されている状態を示している
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a component for mounting a lens of the type typically used on some CO2 laser systems for mounting a focus lens, which houses a protective window and also protects the protective window from damage. FIG. 3 shows a situation where the area is restricted to expand the device to accommodate high pressures in the system to prevent it.

【図2】図1に示すタイプのレンズ取り付けに関する要
素部分分解図である。
FIG. 2 is a partial exploded view of an element relating to a lens mounting of the type shown in FIG.

【図3】図2に示すタイプのレンズ取り付けにかかる、
保護ウインドウを採用する手段を備えている、本件発明
の好ましい実施例の断面図である。
FIG. 3 shows a lens installation of the type shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of the present invention, including means for employing a protective window.

【図4】図3に示すタイプのレンズ取り付けに関する要
素部分分解図である。
FIG. 4 is a partial exploded view of an element relating to a lens mounting of the type shown in FIG. 3;

【図5】保護ウインドウを採用する別の手段を備えた図
4に示すタイプのレンズ取り付けを示す、本件発明の別
の好ましい実施例の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of another preferred embodiment of the present invention showing a lens mount of the type shown in FIG. 4 with another means of employing a protective window.

【図6】図5に示すレンズ取り付けに関する内部要素及
び選択的下方保持ねじの立体分解図である。
FIG. 6 is a three-dimensional exploded view of the internal components and optional lower retaining screw for the lens mounting shown in FIG.

【図7】あるCO2レーザーシステムにおいて通常使用
されているタイプのレンズ取り付けに関する要素部分の
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the elements associated with a lens mount of the type commonly used in certain CO2 laser systems.

【図8】図7に示すタイプのレンズ取り付けにかかる、
保護ウインドウを採用する手段を備えている、本件発明
の別の実施例の断面図である。
FIG. 8 shows a lens installation of the type shown in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention including means for employing a protective window.

【図9】図8に示すレンズ取り付けに関する内部要素パ
ーツの立体分解図である。
9 is a three-dimensional exploded view of internal element parts related to the lens attachment shown in FIG.

【図10】保護ウインドウを収容するための手段が使用
されている本件発明の好ましい実施例の立体分解図であ
る。
FIG. 10 is a three-dimensional exploded view of a preferred embodiment of the present invention in which means for housing a protective window are used.

【図11】焦点レンズを取り付けるためにあるCO2レ
ーザーシステムにおいて通常使用されているタイプのレ
ンズ取り付けに関する要素部分の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of components for a type of lens mounting commonly used in a CO2 laser system for mounting a focusing lens.

【図12】図11に示すタイプのレンズ取り付けにかか
る、保護ウインドウを採用する手段を備えている、本件
発明の別の実施例の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention comprising means for employing a protective window for mounting a lens of the type shown in FIG.

【図13】図12に示すレンズ取り付けに関する内部要
素パーツの立体分解図である。
FIG. 13 is a three-dimensional exploded view of internal element parts relating to lens attachment shown in FIG.

【図14】本件発明にかかるレンズ取り付け組立体の別
の実施例を示している立体分解図である。
FIG. 14 is a three-dimensional exploded view showing another embodiment of the lens mounting assembly according to the present invention.

【図15】保護ウインドウを含んでいる図14に示すレ
ンズ取り付け組立体の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the lens mounting assembly shown in FIG. 14 including a protective window.

【図16】本件発明において使用する保護ウインドウの
実施例を示す平面図であるり、A、B、Cはそれぞれ好
ましい具体例を示している図である。
FIG. 16 is a plan view showing an embodiment of a protection window used in the present invention, and A, B, and C show preferred specific examples, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

209:孔 210a、210b:フランジ 21
1:保護ウインドウ 212:平凸レンズ 213:内部円筒形凹み 21
4:保護ねじ 215:スペーサー 216:Oリング 21
7:スペーサー 218:焦点レンズ 219:保護ウインドウ 220a、220b:フランジ 221:キャビテー
222:保護ねじ 223:スペーサー 224:Oリング 225:
保持ねじ 238:焦点レンズ 239:フランジ 240:
保持ウインドウ 241:凹み 242:スプリング 243:
円筒形室 244:レンズ・マウント組立体即ちレンズ取り付け組
立体 246:保護ウインドウ 248:スペーサー 24
9:焦点レンズ 250、251:保持ねじ 252:円筒形凹み 25
3:フランジ 260:焦点レンズ 261:スペーサー 26
2:保護ウインドウ 263:凹み 264:円筒形室 26
5:Oリング 266:ばね 267:保持ねじ 268a、268
b:フランジ 269:管 270:カッテイングヘッド 301:
孔 302:保護ウインドウ 303、304:孔 40
2、402A:ねじ 404:保護ウインドウ 405:保持ねじ 40
5A:雄ねじ 406:フラットスプリング 408:焦点レン
ズ 409:マザックレンズマウント 411、412:
フランジ
209: hole 210a, 210b: flange 21
1: protection window 212: plano-convex lens 213: internal cylindrical recess 21
4: Protective screw 215: Spacer 216: O-ring 21
7: Spacer 218: Focus lens 219: Protective window 220a, 220b: Flange 221: Cavity
222: Protective screw 223: Spacer 224: O-ring 225:
Holding screw 238: Focus lens 239: Flange 240:
Holding window 241: recess 242: spring 243:
Cylindrical chamber 244: lens mount assembly or lens mounting assembly 246: protective window 248: spacer 24
9: Focus lens 250, 251: Holding screw 252: Cylindrical recess 25
3: Flange 260: Focus lens 261: Spacer 26
2: Protective window 263: recess 264: cylindrical chamber 26
5: O-ring 266: Spring 267: Holding screw 268a, 268
b: Flange 269: Pipe 270: Cutting head 301:
Hole 302: Protection window 303, 304: Hole 40
2, 402A: Screw 404: Protective window 405: Holding screw 40
5A: Male screw 406: Flat spring 408: Focus lens 409: Mazak lens mount 411, 412:
Flange

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザービーム発生装置用の光学系組立
体であって: (a)保護ウインドウを固定するハウジングと、(b)
レーザービームの焦点と焦点レンズとの間のレーザービ
ームの通路内の位置にてハウジング内へ固定された保護
ウインドウを有している保護ウインドウ組立体と、
(c)保護ウインドウと焦点レンズとの間にある凹み
と、(d)ガス圧力によってもたらされる損傷から保護
ウインドウを保護するため焦点レンズを冷却しかつ保護
ウインドウ周辺の圧力を均平化する手段と、よりなるレ
ーザービーム発生装置用の光学系組立体。
1. An optical assembly for a laser beam generator, comprising: (a) a housing for securing a protective window;
A protective window assembly having a protective window secured into the housing at a location in the path of the laser beam between the focal point of the laser beam and the focusing lens;
(C) a recess between the protective window and the focus lens; and (d) means for cooling the focus lens and leveling the pressure around the protective window to protect the protective window from damage caused by gas pressure. An optical assembly for a laser beam generator.
【請求項2】 焦点レンズを冷却しかつ保護ウインドウ
周辺の圧力を均平化する手段が、ガスが保護ウインドウ
組立体を介して又はその周囲を通ることを可能とするガ
ス通過手段からなる請求項1に記載のレーザービーム発
生装置用の光学系組立体。
2. The means for cooling the focus lens and leveling the pressure around the protective window comprises gas passing means to allow gas to pass through or around the protective window assembly. An optical system assembly for a laser beam generator according to claim 1.
【請求項3】 焦点レンズを冷却しかつ保護ウインドウ
周辺の圧力を均平化する手段が、ガスが保護ウインドウ
を介して又はその周囲を通ることを可能とするガス通過
手段からなる請求項1に記載のレーザービーム発生装置
用の光学系組立体。
3. The method of claim 1, wherein the means for cooling the focus lens and leveling the pressure around the protective window comprises gas passing means for allowing gas to pass through or around the protective window. An optical assembly for the laser beam generator according to the above.
【請求項4】 ガス通過手段が、保護ウインドウ組立体
又は保護ウインドウに設けた孔であって、ガス圧力を均
平化しかつ焦点レンズを冷却出来るのに十分な寸法を有
しかつ所定位置ある少なくとも1つの孔からなる請求項
2に記載のレーザービーム発生装置用の光学系組立体。
4. The gas passage means is a hole in the protective window assembly or the protective window, the gas passage means being of a size sufficient to level the gas pressure and cool the focus lens and at least in a predetermined position. The optical system assembly for a laser beam generator according to claim 2, comprising one hole.
【請求項5】 ガス通過手段が、ガス圧力を均平化出来
かつ焦点レンズを冷却出来る十分な寸法及び位置を有し
ている複数の孔を保護ウインドウ組立体又は保護ウイン
ドウを備えている請求項2に記載のレーザービーム発生
装置用の光学系組立体。
5. The gas passage means comprises a protective window assembly or window having a plurality of apertures of sufficient size and location to allow gas pressure to be leveled and to cool the focus lens. 3. An optical system assembly for a laser beam generator according to item 2.
【請求項6】 レーザービーム発生装置の焦点レンズを
保護する方法であって、焦点レンズの付近に保護ウイン
ドウを有する保護ウインドウ組立体を配置すること、保
護ウインドウ周辺の圧力を均平化しかつ焦点レンズを冷
却するように保護ウインドウ組立体を介して又はその周
辺にガスを通すこと、より成るレーザービーム発生装置
の焦点レンズ保護方法。
6. A method of protecting a focus lens of a laser beam generator, comprising: arranging a protection window assembly having a protection window near the focus lens, leveling pressure around the protection window and focusing the focus lens. Passing a gas through or around a protective window assembly to cool the focus lens of a laser beam generator.
【請求項7】 更に、前記保護ウインドウ組立体又は保
護ウインドウにある圧力を均平化出来かつ焦点レンズを
冷却出来る十分な寸法及び位置を有している少なくとも
1つの孔を介してアシストガスを指向すること、を有し
て成る、請求項6に記載のレーザービーム発生装置の焦
点レンズ保護方法。
7. The assist gas is directed through at least one aperture having a size and location sufficient to level the pressure in the protective window assembly or the protective window and to cool the focus lens. The method for protecting a focal lens of a laser beam generator according to claim 6, comprising:
【請求項8】 更に、保護ウインドウ組立体又は保護ウ
インドウの周辺にアシストガスを指向すること、を有し
て成る、請求項6に記載のレーザービーム発生装置の焦
点レンズ保護方法。
8. The method according to claim 6, further comprising: directing an assist gas around the protection window assembly or the protection window.
【請求項9】 保護ウインドウ及びレンズ組立体がそれ
ぞれ平坦面を有しており、当該方法が、更に、保護ウイ
ンドウ及びレンズ組立体のそれぞれの平坦面を平坦面と
平坦面とが接するようにしている、請求項6に記載のレ
ーザービーム発生装置の焦点レンズ保護方法。
9. The method of claim 1, wherein the protective window and the lens assembly each have a flat surface, and wherein the method further includes the steps of: contacting the flat surfaces of the protective window and the lens assembly with the flat surfaces. The method for protecting a focus lens of a laser beam generator according to claim 6, wherein
【請求項10】 保護ウインドウ及び焦点レンズが凹み
によって分離されており、当該方法が、更に、該凹みの
寸法を調整すること、前記焦点レンズを含んでいるレン
ズ組立体の1つ又はそれ以上の要素の厚みを減じるこ
と、レンズ組立体を固定している要素の寸法を減じるこ
と、レンズ組立体の1つ又はそれ以上の要素の位置を調
整すること又は中心凹みを増加すること、及びレンズ組
立体へ少なくとも保護ウインドウを収容する手段を保持
すること、を有している、請求項6に記載のレーザービ
ーム発生装置の焦点レンズ保護方法。
10. The method of claim 1, wherein the protective window and the focus lens are separated by a recess, and the method further comprises adjusting a size of the recess, one or more of a lens assembly including the focus lens. Reducing the thickness of the element, reducing the size of the element holding the lens assembly, adjusting the position or increasing the central depression of one or more elements of the lens assembly, and 7. The method according to claim 6, further comprising: holding a means for accommodating at least the protection window in the three-dimensional object.
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