JP2012024773A - Laser processing head - Google Patents

Laser processing head Download PDF

Info

Publication number
JP2012024773A
JP2012024773A JP2010162644A JP2010162644A JP2012024773A JP 2012024773 A JP2012024773 A JP 2012024773A JP 2010162644 A JP2010162644 A JP 2010162644A JP 2010162644 A JP2010162644 A JP 2010162644A JP 2012024773 A JP2012024773 A JP 2012024773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
collimation
housing
laser processing
optical fiber
processing head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010162644A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5603691B2 (en
Inventor
Hironobu Mitsuyoshi
弘信 三吉
Masato Takatsu
正人 高津
Yoshito Kagiwada
義人 鍵和田
Iwao Hayashi
巌 林
Jun Iwasaki
潤 岩崎
Daisuke Kanzaki
大輔 神崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
Priority to JP2010162644A priority Critical patent/JP5603691B2/en
Publication of JP2012024773A publication Critical patent/JP2012024773A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5603691B2 publication Critical patent/JP5603691B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing head which can cool a collimation lens in a collimation lens device.SOLUTION: A collimation housing 21 attached to a laser processing head housing 9 has an exit end side supporting member 23 that connects an exit end side of an optical fiber 7, and a moving pipe member 25 whose position can be adjusted to an axial direction by a motor M1 mounted to the collimation housing 21. This moving pipe member 25 has a lens holder 39 which holds the collimation lens 37 for making a laser light emitted from the exit end of the optical fiber 7 parallel, and the lens holder 39 has a gas passage 41C through which purge air flowing inside the moving pipe 25 passes, while a purge air discharging section 43A for discharging the purge air passing the lens holder 39 is provided at the collimation housing 21 or the exit end side supporting member 23.

Description

本発明は、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置を備えたレーザ加工ヘッドに係り、さらに詳細には、前記コリメーションレンズ装置に備えられたコリメーションレンズの冷却を行うことのできるレーザ加工ヘッドに関する。   The present invention relates to a laser processing head provided with a collimation lens device for collimating laser light emitted from an output end of an optical fiber, and more specifically, cooling a collimation lens provided in the collimation lens device. It is related with the laser processing head which can perform.

光ファイバーを接続したレーザ加工ヘッドは、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置を備えている（例えば特許文献１参照）。   A laser processing head connected to an optical fiber includes a collimation lens device for collimating laser light emitted from the emission end of the optical fiber (see, for example, Patent Document 1).

特開平９−８５４８１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-85481

従来、レーザ加工ヘッドに備えたレンズの冷却を行う場合、レーザ加工ヘッドに備えられた集光レンズに対してアシストガスを吹き付けることによって冷却することが行われている。しかし、光ファイバから出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置は、集光レンズから遠く離れてレーザ加工ヘッド内に備えられているので、コリメーションレンズ装置に備えられたコリメーションレンズに対してアシストガスを吹き付けることは困難である。   Conventionally, when cooling a lens provided in a laser processing head, cooling is performed by blowing an assist gas to a condensing lens provided in the laser processing head. However, since the collimation lens device for collimating the laser light emitted from the optical fiber is provided in the laser processing head far away from the condenser lens, the collimation lens device provided in the collimation lens device On the other hand, it is difficult to spray the assist gas.

そこで、レーザ加工ヘッド内へ供給されるパージエアーを利用してコリメーションレンズの冷却を行う場合には、コリメーションレンズに対してパージエアーが接触しているのみであって、コリメーションレンズ付近のパージエアーは流れることなく滞留する傾向にあり、コリメートレンズを効果的に冷却することが難しいものであった。   Therefore, when cooling the collimation lens using purge air supplied into the laser processing head, the purge air is only in contact with the collimation lens, and the purge air near the collimation lens is It tends to stay without flowing, and it is difficult to cool the collimating lens effectively.

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置を備えたレーザ加工ヘッドであって、レーザ加工ヘッドハウジングに取付けたコリメーションハウジングに、光ファイバーの出射端側を接続する出射端側支持部材を備えると共に、当該コリメーションハウジングに装着したモータによって軸方向へ位置調節可能な移動パイプ部材を備え、この移動パイプ部材に、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズを保持したレンズホルダを備え、前記移動パイプ内を流れるパージエアーを流通するための気体通路を前記レンズホルダに備えると共に、当該レンズホルダを通過したパージエアーを排出するためのパージエアー排出手段を、前記コリメーションハウジング又は前記出射端側支持部材に備えていることを特徴とするものである。   The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and is a laser processing head including a collimation lens device for collimating a laser beam emitted from an emission end of an optical fiber, The collimation housing attached to the head housing is provided with an output end side support member for connecting the output end side of the optical fiber, and a moving pipe member whose position can be adjusted in the axial direction by a motor mounted on the collimation housing. The member is provided with a lens holder that holds a collimation lens for collimating the laser beam emitted from the emission end of the optical fiber, and a gas passage for circulating purge air flowing through the moving pipe is provided in the lens holder. And purge air that has passed through the lens holder. The purge air discharge means for discharging over, and is characterized in that it comprises the collimation housing or the outgoing end side supporting member.

また、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置を備えたレーザ加工ヘッドであって、レーザ加工ヘッドハウジングに取付けたコリメーションハウジングに、光ファイバーの出射端側を接続する出射端側支持部材を備えると共に、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズを保持したレンズホルダを備え、前記レーザ加工ヘッドハウジング内を流れるパージエアーを流通するための気体通路を前記レンズホルダに備えると共に、当該レンズホルダを通過したパージエアーを排出するためのパージエアー排出手段を、前記コリメーションハウジング又は前記出射端側支持部材に備えていることを特徴とするものである。   Also, a laser processing head having a collimation lens device for collimating laser light emitted from the optical fiber output end, and connecting the optical fiber output end side to the collimation housing attached to the laser processing head housing And a lens holder that holds a collimation lens for collimating the laser beam emitted from the emission end of the optical fiber, and distributes purge air flowing through the laser processing head housing. And a purge air discharge means for discharging purge air that has passed through the lens holder is provided in the collimation housing or the emission end side support member. Is.

本発明によれば、コリメーションレンズ装置においてコリメーションレンズを保持したレンズホルダに、パージエアーを流通するための気体通路を備えた構成であるから、前記気体通路をパージエアーが流れることによってレンズホルダが冷却されると共にコリメーションレンズが冷却されるものである。したがって、コリメーションレンズの冷却を効果的に行うことができるものである。   According to the present invention, since the lens holder that holds the collimation lens in the collimation lens device is provided with the gas passage for circulating the purge air, the lens holder is cooled by the purge air flowing through the gas passage. At the same time, the collimation lens is cooled. Therefore, the collimation lens can be effectively cooled.

本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッド及びその使用形態を概念的、概略的に示した平面説明図である。It is a plane explanatory view showing the laser processing head concerning the embodiment of the present invention, and its use form notionally and roughly. 本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of the laser processing head concerning the embodiment of the present invention. 上記レーザ加工ヘッドの平断面説明図である。It is a plane cross-sectional explanatory drawing of the said laser processing head. コリメーションレンズ装置の断面説明図である。It is a section explanatory view of a collimation lens device. コリメーションレンズを保持したレンズホルダの断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the lens holder holding the collimation lens. 光ファイバーの構成を概念的、概略的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed notionally and schematically the structure of the optical fiber. 光ファイバーの断線を判別する構成を概念的に示した機能ブロック図である。It is the functional block diagram which showed notionally the structure which discriminate | determines the disconnection of an optical fiber.

図１に、平面図として概念的、概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッド１は、レーザ加工される板状のワーク（図示省略）を支持するワークテーブル３に対して前後方向であるＹ軸方向へ移動位置決め自在な門形のキャリッジベース５に、左右方向であるＸ軸方向へ移動位置決め自在に支持されている。そして、前記レーザ加工ヘッド１には光ファイバー７が接続してある。   As conceptually and schematically shown in FIG. 1 as a plan view, a laser processing head 1 according to an embodiment of the present invention is provided for a work table 3 that supports a plate-shaped workpiece (not shown) to be laser processed. Thus, it is supported by a portal-shaped carriage base 5 that can be moved and positioned in the Y-axis direction, which is the front-rear direction, so that it can be moved and positioned in the X-axis direction, which is the left-right direction. An optical fiber 7 is connected to the laser processing head 1.

前記レーザ加工ヘッド１は、前記キャリッジベース５にＸ軸方向へ移動自在に備えられたスライドベース８（図２参照）上に装着されたレーザ加工ヘッドハウジング９を備えている。上記レーザ加工ヘッドハウジング９は、当該レーザ加工ヘッドのほぼ四角形状の中央部９ＣからＹ軸方向前方向（図３において左方向）へ突出した前方向突出部１１を備えると共にＹ軸方向後方向（図３において右方向）へ突出した後方向突出部１３を備えている。さらに、前記レーザ加工ヘッドハウジング９は、前記後方向突出部１３に近接した状態でもってＸ軸方向の左右方向へ突出した左右方向突出部１５を備えている。   The laser processing head 1 includes a laser processing head housing 9 mounted on a slide base 8 (see FIG. 2) provided on the carriage base 5 so as to be movable in the X-axis direction. The laser processing head housing 9 includes a front protruding portion 11 protruding in the Y-axis direction forward direction (left direction in FIG. 3) from the substantially rectangular central portion 9C of the laser processing head and the Y-axis direction rearward direction ( A rearward protruding portion 13 protruding rightward in FIG. 3 is provided. Further, the laser processing head housing 9 includes a left-right protruding portion 15 protruding in the left-right direction in the X-axis direction in the state of being close to the rearward protruding portion 13.

そして、前記左右方向突出部１５のＹ軸方向の後面には、前記光ファイバー７の出射端側に取付けた端部取付部材１７をボルトなどのごとき取付具を介して取り外し可能に接続したコリメーションレンズ装置１９が前記後方向突出部１３に隣接して装着してある。より詳細には、前記コリメーションレンズ装置１９は、前記左右方向突出部１５のＹ軸方向の後面にボルト等の取付具を介して着脱可能に取付けたコリメーションハウジング２１を備えており、このコリメーションハウジング２１には、前記端部取付部材１７を取付けた筒状の出射端側支持部材２３が一体的に備えられている。   And the collimation lens apparatus which connected to the rear surface of the said left-right direction protrusion part 15 in the Y-axis direction so that the edge part attachment member 17 attached to the output end side of the said optical fiber 7 could be removed via fixtures, such as a volt | bolt. 19 is mounted adjacent to the rearward protrusion 13. More specifically, the collimation lens device 19 includes a collimation housing 21 that is detachably attached to the rear surface in the Y-axis direction of the left-right protruding portion 15 via a fixture such as a bolt. Is integrally provided with a cylindrical emission end side support member 23 to which the end attachment member 17 is attached.

そして、前記コリメーションハウジング２１内には、図４に詳細に示すように、移動パイプ部材２５が軸方向へ位置調節可能に備えられている。より詳細には、前記コリメーションハウジング２１は先端側ハウジング２７Ａと基端側ハウジング２７Ｂとの間に、リング状のウォームホイール２９を回転自在に内装したギアハウジング２７Ｃを備えた構成であって、前記移動パイプ部材２５の先端側は、前記先端側ハウジング２７Ａの先端部にボルト等のごとき取付具を介して取付けたリングホルダ３１に摺動自在に支持されている。そして、前記移動パイプ部材２５の先端側外周面と前記リングホルダ３１との間にはシール部材が介在してある。   As shown in detail in FIG. 4, a moving pipe member 25 is provided in the collimation housing 21 so that its position can be adjusted in the axial direction. More specifically, the collimation housing 21 includes a gear housing 27C in which a ring-shaped worm wheel 29 is rotatably mounted between a distal end side housing 27A and a proximal end side housing 27B, and the movement The distal end side of the pipe member 25 is slidably supported by a ring holder 31 attached to the distal end portion of the distal end side housing 27A via a fitting such as a bolt. A seal member is interposed between the outer peripheral surface of the moving pipe member 25 and the ring holder 31.

前記移動パイプ２５の基端部側は前記基端側ハウジング２７Ｂ内に摺動自在に嵌入してあり、この基端側外周面と前記基端側ハウジング２７Ｂの内周面との間にはシール部材が介在してある。前記移動パイプ部材２５を軸方向に移動するために、前記移動パイプ部材２５の外周面に形成した雄ねじ部２５Ｓには、リング状の前記ウォームホイール２９の内周面に形成した雌ねじ部２９Ｓが相対的に移動自在に螺合してある。   A base end side of the moving pipe 25 is slidably fitted into the base end side housing 27B, and a seal is provided between the base end side outer peripheral surface and the base end side housing 27B. A member is interposed. In order to move the moving pipe member 25 in the axial direction, a female screw portion 29S formed on the inner peripheral surface of the ring-shaped worm wheel 29 is opposed to a male screw portion 25S formed on the outer peripheral surface of the moving pipe member 25. It is screwed so as to be freely movable.

そして、前記ウォームホイール２９には、前記ギアハウジング２７Ｃに装着したモータＭ１によって回転されるウォームギア３３（図３参照）が噛合してある。前記ウォームホイール２９の回転時に、前記移動パイプ部材２５の回転を阻止するために、前記移動パイプ部材２５の外周面には長手方向のキー溝２５Ｋが形成してあり、このキー溝２５Ｋには、前記先端側ハウジング２７Ａに取付けたキー３５が相対的に移動可能に係合してある。   The worm wheel 29 meshes with a worm gear 33 (see FIG. 3) that is rotated by a motor M1 mounted on the gear housing 27C. In order to prevent the movement of the moving pipe member 25 during the rotation of the worm wheel 29, a longitudinal key groove 25K is formed on the outer peripheral surface of the moving pipe member 25. A key 35 attached to the distal end side housing 27A is engaged so as to be relatively movable.

したがって、前記モータＭ１を正逆回転駆動すると、前記ウォームギア３３を介して前記ウォームホイール２９が正回転、逆回転されることになる。よって、前記移動パイプ部材２５は、当該移動パイプ部材２５の軸方向（図４において左右方向）へ移動することができ、軸方向への移動位置を調節することができるものである。   Therefore, when the motor M1 is driven to rotate forward and backward, the worm wheel 29 is rotated forward and backward via the worm gear 33. Therefore, the moving pipe member 25 can move in the axial direction (left and right direction in FIG. 4) of the moving pipe member 25, and the moving position in the axial direction can be adjusted.

前記移動パイプ部材２５の基端部（図４において右端部）には、前記光ファイバー７の出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ３７を備えたレンズホルダ３９が着脱交換可能に備えられている。   At the base end portion (right end portion in FIG. 4) of the moving pipe member 25, a lens holder 39 having a collimation lens 37 for collimating the laser beam emitted from the emission end of the optical fiber 7 is exchanged. It is possible.

より詳細には、前記レンズホルダ３９は、図５に詳細に示すように、前記移動パイプ部材２５の基端部側内周面に形成した雌ねじ部に着脱可能に螺合する雄ねじ部４１Ｓを備えた環状のホルダ本体４１Ａと、前記コリメーションレンズ３７を前記ホルダ本体４１Ａ内に固定保持するための環状のサブホルダ本体４１Ｂとを備えている。このサブホルダ本体４１Ｂは、ボルト等のごとき固定具によって取り外し可能に固定してある。そして、前記ホルダ本体４１Ａには、前記移動パイプ２５内を流れてきたパージエアーを通すための気体通路４１Ｃが周方向の複数箇所に備えられている。   More specifically, as shown in detail in FIG. 5, the lens holder 39 includes a male screw portion 41 </ b> S that removably engages with a female screw portion formed on the inner peripheral surface of the proximal end portion of the moving pipe member 25. An annular holder main body 41A and an annular sub-holder main body 41B for fixing and holding the collimation lens 37 in the holder main body 41A are provided. The sub-holder body 41B is detachably fixed by a fixing tool such as a bolt. The holder main body 41A is provided with a plurality of gas passages 41C in the circumferential direction for passing purge air that has flowed through the moving pipe 25.

そして、前記気体通路４１Ｃを通過したパージエアー（冷却流体）を外部へ排出するために、図４に示すように、前記出射端側支持部材２３又は前記基端側ハウジング２７Ｂの適宜位置にはパージエアー排出手段４３が備えられている。上記パージエアー排出手段４３は排気孔に形成してあり、この排気孔にはフィルタを内装した排気管４３Ａ（図２参照）が取付けてある。なお、前記レーザ加工ヘッドハウジング９内は、パージエアー供給手段（図示省略）から供給されるパージエアーによって大気圧よりも高圧に保持されており、前記排気管４３Ａからはパージエアーが常に排気されているものである。   Then, in order to discharge the purge air (cooling fluid) that has passed through the gas passage 41C to the outside, as shown in FIG. 4, purge is performed at an appropriate position of the emission end side support member 23 or the base end side housing 27B. Air discharge means 43 is provided. The purge air discharge means 43 is formed in an exhaust hole, and an exhaust pipe 43A (see FIG. 2) with a filter built in is attached to the exhaust hole. The laser processing head housing 9 is maintained at a pressure higher than atmospheric pressure by purge air supplied from a purge air supply means (not shown), and purge air is always exhausted from the exhaust pipe 43A. It is what.

前記構成により、パージエアー供給手段（図示省略）から前記移動パイプ部材２５内へ供給されたパージエアーは、レンズホルダ３９における気体通路４１Ｃ内を流れてパージエアー排出手段４３から外部へ常に排気されることになる。したがって、パージエアーによってレンズホルダ３９が冷却されると共にコリメーションレンズ３７の冷却を効果的に行うことができるものである。なお、前記構成においては、気体通路４１Ｃを穴に形成した場合について例示してあるが、気体通路４１Ｃは溝に形成することも可能である。また、気体通路４１Ｃの穴を、コリメーションレンズ３７に近接した位置に開口し、コリメーションレンズ３７に接触してコリメーションレンズ３７を直接的に冷却した後のパージエアーを排気する構成とすることも可能である。   With the above configuration, the purge air supplied from the purge air supply means (not shown) into the moving pipe member 25 flows through the gas passage 41C in the lens holder 39 and is always exhausted from the purge air discharge means 43 to the outside. It will be. Therefore, the lens holder 39 is cooled by the purge air and the collimation lens 37 can be cooled effectively. In addition, in the said structure, although illustrated about the case where 41 C of gas passages are formed in a hole, 41 C of gas passages can also be formed in a groove | channel. Alternatively, the hole of the gas passage 41C is opened at a position close to the collimation lens 37, and purge air after the collimation lens 37 is directly cooled by contacting the collimation lens 37 can be exhausted. is there.

再び図３を参照するに、前記後方向突出部１３には、曲率可変ミラー４５が装着してある。この曲率可変ミラー４５は、凹面状の反射面を備えた反射鏡の背面に備えた圧力室内の圧力を調節することによって、前記反射面の曲率を変更することができる構成である。なお、この種の曲率可変ミラー４５は公知の構成であるから、曲率可変ミラー４５の構成についての詳細な説明は省略する。   Referring again to FIG. 3, a variable curvature mirror 45 is attached to the rearward protruding portion 13. The curvature variable mirror 45 is configured to change the curvature of the reflecting surface by adjusting the pressure in the pressure chamber provided on the back surface of the reflecting mirror having a concave reflecting surface. Since this type of variable curvature mirror 45 has a known configuration, a detailed description of the configuration of the variable curvature mirror 45 is omitted.

前記レーザ加工ヘッドハウジング９内において、前記コリメーションレンズ装置１９の指向方向に対向した位置、すなわち前記左右方向突出部１５の前壁には、当該コリメーションレンズ装置１９によって平行光線化されたレーザ光を反射するベンドミラー４７Ａを備えたミラーユニット４７が傾斜して着脱可能に装着されている。また、前記レーザ加工ヘッドハウジング９の中央部９Ｃには、前記ベンドミラー４７Ａから反射されたレーザ光を、前記曲率可変ミラー４５に対して小さな入射角で入射するためのベンドミラー４９Ａを備えたミラーユニット４９が備えられている。そして、前記レーザ加工ヘッドハウジング９における前記前方向突出部１１の端部には、前記曲率可変ミラー４５において反射されたレーザ光を垂直下方向へ反射するベンドミラー５１Ａを備えたミラーユニット５１が備えられている。   In the laser processing head housing 9, the laser beam collimated by the collimation lens device 19 is reflected to a position facing the direction of the collimation lens device 19, that is, to the front wall of the left-right protruding portion 15. A mirror unit 47 having a bend mirror 47A is attached so as to be inclined and detachable. Further, a mirror provided with a bend mirror 49A for allowing the laser beam reflected from the bend mirror 47A to enter the variable curvature mirror 45 at a small incident angle at the central portion 9C of the laser processing head housing 9. A unit 49 is provided. A mirror unit 51 having a bend mirror 51A for reflecting the laser beam reflected by the variable curvature mirror 45 vertically downward is provided at the end of the forward projecting portion 11 of the laser processing head housing 9. It has been.

前記コリメーションレンズ装置１９、ベンドミラー４７Ａ，４９Ａ，５１Ａ及び曲率可変ミラー４５は同一平面内に配置して備えられている。そして、前記コリメーションレンズ装置１９と曲率可変ミラー４５は互に近接して配置してあり、前記ベンドミラー４７Ａ，４９Ａは、前記コリメーションレンズ装置１９、曲率可変ミラー４５と前記ベンドミラー５１Ａとの中間位置に配置してある。   The collimation lens device 19, the bend mirrors 47A, 49A, 51A, and the variable curvature mirror 45 are arranged in the same plane. The collimation lens device 19 and the variable curvature mirror 45 are disposed close to each other, and the bend mirrors 47A and 49A are located at intermediate positions between the collimation lens device 19, the variable curvature mirror 45, and the bend mirror 51A. It is arranged in.

すなわち、前記レーザ加工ヘッドハウジング９は、上下方向（Ｚ軸方向）の寸法が抑制されて低重心に構成され、かつ前記コリメーションレンズ装置１９を曲率可変ミラー４５とを近接することによってＸ軸方向の寸法が抑制されている。また、前記コリメーションレンズ装置１９と曲率可変ミラー４５とをＸ軸方向に近接して配置し、かつベンドミラー４７Ａ，４９Ａを、ベンドミラー５１Ａと前記コリメーションレンズ装置１９と曲率可変ミラー４５との間に配置することによってＹ軸方向の寸法が抑制されている。すなわち、前記レーザ加工ヘッド９の全体的構成のコンパクト化が図られている。   That is, the laser processing head housing 9 is configured to have a low center of gravity by suppressing the size in the vertical direction (Z-axis direction), and by bringing the collimation lens device 19 close to the curvature variable mirror 45, Dimensions are suppressed. The collimation lens device 19 and the variable curvature mirror 45 are arranged close to each other in the X-axis direction, and the bend mirrors 47A and 49A are disposed between the bend mirror 51A, the collimation lens device 19 and the variable curvature mirror 45. By arranging, the dimension in the Y-axis direction is suppressed. That is, the overall configuration of the laser processing head 9 is made compact.

また前記構成より明らかなように、光ファイバー７は、レーザ加工ヘッドハウジング９における前方向突出部１１の反対側から（図３において右側から）水平に接続してあるので、前記レーザ加工ヘッドハウジング９内においてのレーザ光の光路を水平な光路に構成することができる。また、前記前方突出部１１の周囲を開放空間とすることができ、この前方向突出部１１の下側に備えられる加工ヘッドユニット５５（図２参照）の保守点検等を容易に行うことができることになる。また、Ｙ軸方向（前後方向）の重量バランスを図ることも可能になるものであり、全体的構成の安定化を図ることができるものである。   As apparent from the above configuration, the optical fiber 7 is connected horizontally from the opposite side of the forward projecting portion 11 in the laser processing head housing 9 (from the right side in FIG. 3). The optical path of the laser beam in can be configured as a horizontal optical path. Moreover, the circumference | surroundings of the said front protrusion part 11 can be made into an open space, and maintenance inspection etc. of the processing head unit 55 (refer FIG. 2) with which this front direction protrusion part 11 is equipped can be performed easily. become. In addition, the weight balance in the Y-axis direction (front-rear direction) can be achieved, and the overall configuration can be stabilized.

前記各ミラーユニット４７，４９，５１には、それぞれに備えたベンドミラー４７Ａ，４９Ａ，５１Ａを冷却するための冷却水を常に供給するための冷却水供給手段（図示省略）を接続したジョイント５３がそれぞれ備えられている。したがって、各ミラーユニット４７，４９，５１にそれぞれ備えられた各ベンドミラー４７Ａ，４９Ａ，５１Ａは、供給される冷却水によって常に冷却されているものである。   Each of the mirror units 47, 49, 51 is provided with a joint 53 connected to a cooling water supply means (not shown) for always supplying cooling water for cooling the bend mirrors 47A, 49A, 51A provided therein. Each is provided. Therefore, each bend mirror 47A, 49A, 51A provided in each mirror unit 47, 49, 51 is always cooled by the supplied cooling water.

そして、前記レーザ加工ヘッドハウジング９内は、常に供給される前記パージエアーによって、大気圧よりも高圧に保持されているものである。なお、前記レーザ加工ヘッドハウジング９には前記排気管４３Ａと同様の排気管９Ａが備えられており、この排気管９Ａからパージエアーを外部へ排気しつつもレーザ加工ヘッドハウジング９内の圧力を大気圧よりも高圧に保持しているものである。   The inside of the laser processing head housing 9 is maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure by the purge air that is always supplied. The laser processing head housing 9 is provided with an exhaust pipe 9A similar to the exhaust pipe 43A. While the purge air is exhausted to the outside from the exhaust pipe 9A, the pressure in the laser processing head housing 9 is increased. The pressure is maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure.

前記レーザ加工ヘッドハウジング９における前記前方向突出部１１の下部には、前記ミラーユニット５１に備えた前記ベンドミラー５１によって垂直下方向へ屈曲されたレーザ光を集光する集光レンズ（図示省略）を備えた前記加工ヘッドユニット５５が上下動手段（図示省略）によって上下動自在に備えられている。この加工ヘッドユニット５５には、当該加工ヘッドユニット５５内に備えた集光レンズを上下動するモータＭ２が備えられている。   A condensing lens (not shown) for condensing the laser beam bent downward vertically by the bend mirror 51 provided in the mirror unit 51 is provided below the forward projecting portion 11 in the laser processing head housing 9. The machining head unit 55 is provided with vertical movement means (not shown) so as to be movable up and down. The machining head unit 55 includes a motor M2 that moves the condenser lens provided in the machining head unit 55 up and down.

前記加工ヘッドユニット５５が上下動されるとき、前記レーザ加工ヘッドハウジング９の容積と加工ヘッドユニット５５内の容積との総和の容積が減少したり増加することになる。前記加工ヘッドユニット５５が上昇することによって前記総和の容積が減少するときには、前記排気管９Ａ，４３Ａからパージエアーの排気が行われる。そして、前記加工ヘッドユニット５５が下降することによって前記総和の容積が増加するときには、前記レーザ加工ヘッドハウジング９内の圧力が大気圧以下となることのないように、前記パージエアー供給手段から充分にパージエアーの供給を行う構成である。   When the machining head unit 55 is moved up and down, the total volume of the volume of the laser machining head housing 9 and the volume in the machining head unit 55 is reduced or increased. When the total volume decreases as the machining head unit 55 moves up, the purge air is exhausted from the exhaust pipes 9A and 43A. Then, when the total volume increases as the machining head unit 55 is lowered, the purge air supply means is sufficiently used so that the pressure in the laser machining head housing 9 does not become atmospheric pressure or lower. The purge air is supplied.

したがって、前記総和の容積変化に対応するための余分なカウンタージャバラや風船などのごときエアー貯留手段の構成が不要であり、全体的構成の簡素化、軽量化を図ることができ、レーザ加工ヘッド１をより高速での移動位置決めが可能となり、生産性の向上を図ることができるものである。   Therefore, the configuration of the air storage means such as an extra counter bellows or a balloon to cope with the volume change of the sum is unnecessary, the overall configuration can be simplified and the weight can be reduced, and the laser processing head 1 Thus, it is possible to move and position at higher speed, and to improve productivity.

前記レーザ加工ヘッド１において、前記レーザ加工ヘッドハウジング９の前記前方向突出部１１には、図１に概念的に示すように、レーザ加工位置又は集光レンズなどからの反射光の有無を光学的に検出する光学センサ５７が備えられており、前記光ファイバー７には、当該光ファイバー７の断線を電気的に検出するための導線が備えられている。   In the laser processing head 1, the forward projection 11 of the laser processing head housing 9 optically indicates the presence or absence of reflected light from a laser processing position or a condenser lens, as conceptually shown in FIG. The optical fiber 57 is provided with a conducting wire for electrically detecting the disconnection of the optical fiber 7.

すなわち、光ファイバー７は、図６に示すように、光ファイバ素線７Ａを被覆したプラスチック被覆７Ｂ内又はその外部に複数の導線５９を備えた構成であって、上記導線５９の端部は、光ファイバー７の両端部にそれぞれ取付けた導電性の光ファイバレシーバ６１に接点６３を介して接続してある。そして、前記導線５９の適宜位置には、電源（図示省略）及び導線５９の断線を電気的に検出する断線センサ６５が備えられている。   That is, as shown in FIG. 6, the optical fiber 7 has a configuration in which a plurality of conducting wires 59 are provided in or outside the plastic coating 7B coated with the optical fiber 7A, and the end of the conducting wire 59 is an optical fiber. 7 are connected to the conductive optical fiber receivers 61 respectively attached to both ends of the terminal 7 via the contact 63. A power source (not shown) and a disconnection sensor 65 for electrically detecting disconnection of the conductor 59 are provided at appropriate positions of the conductor 59.

したがって、両端部の光ファイバレシーバ６１が導線５９を介して電気的に接続してある場合は、前記断線センサ６５はＯＮ状態にあり、電気的接続が遮断されたときには、断線を生じたものとして、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化するものである。よって、前記断線センサ６５を監視することによって光ファイバー７の断線を検出することができるものである。   Therefore, when the optical fiber receivers 61 at both ends are electrically connected via the conductor 59, the disconnection sensor 65 is in an ON state, and when the electrical connection is interrupted, it is assumed that a disconnection has occurred. , Which changes from the ON state to the OFF state. Therefore, the disconnection of the optical fiber 7 can be detected by monitoring the disconnection sensor 65.

また、前記断線センサ６５の断線信号すなわちＯＦＦ信号と、レーザ発振器６７のＯＮ信号と前記光学センサ５７の反射光なしの信号すなわちＯＦＦ信号とに基いて、レーザ発振器６７はＯＮ状態にあるものの、加工位置からの反射光がなく光学センサ５７がＯＦＦ状態にあることによって、光ファイバー７が断線状態にあることを判別し、また前記断線センサ６５がＯＦＦ状態にあることによって光ファイバー７が断線状態にあることを判別する断線判別手段６９が備えられている。   Further, the laser oscillator 67 is in the ON state based on the disconnection signal of the disconnection sensor 65, that is, the OFF signal, the ON signal of the laser oscillator 67, and the signal without the reflected light of the optical sensor 57, that is, the OFF signal. It is determined that there is no reflected light from the position and the optical sensor 57 is in an OFF state, so that the optical fiber 7 is in a disconnected state, and the optical fiber 7 is in a disconnected state because the disconnection sensor 65 is in an OFF state. A disconnection discriminating means 69 is discriminated.

したがって、レーザ発振器６７が停止状態にあるときに、光ファイバー７に断線を生じた場合には、前記断線センサ６５によって断線を検出することができる。そして、前記断線センサ６５が断線を検出していないにも拘わらず、レーザ発振器６７のＯＮ信号と光学センサ５７とのＯＦＦ信号との組合せによって、光ファイバー７の断線を検出することができる。この場合、レーザ発振器６７がＯＮ状態にあるにも拘わらず、レーザ加工位置からの反射光がないこととして断線を検出するものであるから、例えば光ファイバー７に対する入射端でのレーザ光の漏洩量が大きく、この漏洩したレーザ光が発熱して、入射端に損傷を生じたり、光ファイバーの曲げ損失による漏れたエネルギーによって局部的に発熱して断線することなどを検出することができるものである。   Therefore, when the laser oscillator 67 is in a stopped state and the optical fiber 7 is disconnected, the disconnection sensor 65 can detect the disconnection. Even though the disconnection sensor 65 does not detect disconnection, the disconnection of the optical fiber 7 can be detected by the combination of the ON signal of the laser oscillator 67 and the OFF signal of the optical sensor 57. In this case, although the laser oscillator 67 is in the ON state, the disconnection is detected because there is no reflected light from the laser processing position. For example, the amount of leakage of laser light at the incident end with respect to the optical fiber 7 is small. Largely, it is possible to detect that the leaked laser light generates heat and damages the incident end, or locally generates heat and breaks due to leaked energy due to bending loss of the optical fiber.

すなわち、光ファイバー７の断線を電気的及び光学的に検出する構成であるから、光ファイバー７の断線をより確実に検出することができ、安全性の向上を図ることができるものである。   That is, since the disconnection of the optical fiber 7 is detected electrically and optically, the disconnection of the optical fiber 7 can be detected more reliably and the safety can be improved.

１ レーザ加工ヘッド
７ 光ファイバー
９ レーザ加工ヘッドハウジング
９Ａ 排気管
１１ 前方向突出部
１３ 後方向突出部
１５ 左右方向突出部
１７ 端部取付部材
１９ コリメーションレンズ装置
２１ コリメーションハウジング
２３ 出射端側支持部材
２５ 移動パイプ部材
２７Ａ 先端側ハウジング
２７Ｂ 基端側ハウジング
２７Ｃ ギアハウジング
３７ コリメーションレンズ
３９ レンズホルダ
４１Ａ ホルダ本体
４１Ｃ 気体通路
４３ パージエアー排出手段
４３Ａ 排出管
４５ 曲率可変ミラー
４７，４９，５１ ミラーユニット
４７Ａ，４９Ａ，５１Ａ ベンドミラー
５５ 加工ヘッドユニット
５７ 光学センサ
５９ 導線
６５ 断線センサ
６７ レーザ発振器
６９ 断線判別手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing head 7 Optical fiber 9 Laser processing head housing 9A Exhaust pipe 11 Front direction protrusion part 13 Back direction protrusion part 15 Left-right direction protrusion part 17 End part attachment member 19 Collimation lens apparatus 21 Collimation housing 23 Outgoing end side support member 25 Moving pipe Member 27A Front end side housing 27B Base end side housing 27C Gear housing 37 Collimation lens 39 Lens holder 41A Holder body 41C Gas passage 43 Purge air discharge means 43A Discharge pipe 45 Curvature variable mirror 47, 49, 51 Mirror unit 47A, 49A, 51A Bend Mirror 55 Processing head unit 57 Optical sensor 59 Conductor 65 Disconnection sensor 67 Laser oscillator 69 Disconnection determination means

Claims (2)

光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置を備えたレーザ加工ヘッドであって、レーザ加工ヘッドハウジングに取付けたコリメーションハウジングに、光ファイバーの出射端側を接続する出射端側支持部材を備えると共に、当該コリメーションハウジングに装着したモータによって軸方向へ位置調節可能な移動パイプ部材を備え、この移動パイプ部材に、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズを保持したレンズホルダを備え、前記移動パイプ内を流れるパージエアーを流通するための気体通路を前記レンズホルダに備えると共に、当該レンズホルダを通過したパージエアーを排出するためのパージエアー排出手段を、前記コリメーションハウジング又は前記出射端側支持部材に備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   A laser processing head having a collimation lens device for collimating a laser beam emitted from an emission end of an optical fiber, wherein the emission end side of the optical fiber is connected to a collimation housing attached to the laser processing head housing An end support member is provided, and a moving pipe member whose position can be adjusted in the axial direction by a motor mounted on the collimation housing is provided, and laser light emitted from the emitting end of the optical fiber is converted into parallel rays on the moving pipe member. The lens holder includes a lens holder that holds a collimation lens, and the lens holder includes a gas passage for circulating purge air flowing through the moving pipe, and purge air for discharging the purge air that has passed through the lens holder. The discharging means is the collimator. ® emission housing or laser machining head is characterized in that it comprises the exit end side supporting member. 光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズ装置を備えたレーザ加工ヘッドであって、レーザ加工ヘッドハウジングに取付けたコリメーションハウジングに、光ファイバーの出射端側を接続する出射端側支持部材を備えると共に、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメーションレンズを保持したレンズホルダを備え、前記レーザ加工ヘッドハウジング内を流れるパージエアーを流通するための気体通路を前記レンズホルダに備えると共に、当該レンズホルダを通過したパージエアーを排出するためのパージエアー排出手段を、前記コリメーションハウジング又は前記出射端側支持部材に備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   A laser processing head having a collimation lens device for collimating a laser beam emitted from an emission end of an optical fiber, wherein the emission end side of the optical fiber is connected to a collimation housing attached to the laser processing head housing An end-side support member, and a lens holder that holds a collimation lens for collimating the laser beam emitted from the emission end of the optical fiber, and distributes purge air flowing through the laser processing head housing. Laser processing characterized in that a gas passage is provided in the lens holder, and purge air discharge means for discharging purge air that has passed through the lens holder is provided in the collimation housing or the emission end side support member. head.
JP2010162644A 2010-07-20 2010-07-20 Laser processing head Expired - Fee Related JP5603691B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010162644A JP5603691B2 (en) 2010-07-20 2010-07-20 Laser processing head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010162644A JP5603691B2 (en) 2010-07-20 2010-07-20 Laser processing head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012024773A true JP2012024773A (en) 2012-02-09
JP5603691B2 JP5603691B2 (en) 2014-10-08

Family

ID=45778370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010162644A Expired - Fee Related JP5603691B2 (en) 2010-07-20 2010-07-20 Laser processing head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5603691B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5460934B1 (en) * 2013-04-26 2014-04-02 三菱電機株式会社 Curvature control device and laser processing machine
JP2015150567A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 三菱重工業株式会社 Laser cutting apparatus
JP2015193033A (en) * 2014-03-28 2015-11-05 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 Laser equipment, in-reactor instrument in boiling-water nuclear power plant using the same, and fuel debris cutting or chipping method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334590U (en) * 1986-08-18 1988-03-05
JPH0751876A (en) * 1993-08-23 1995-02-28 Koike Sanso Kogyo Co Ltd Structure of laser torch
JPH10328877A (en) * 1997-05-29 1998-12-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Laser beam machining head
JPH11277286A (en) * 1998-03-26 1999-10-12 Mitsubishi Electric Corp Laser beam machining device
JP2003039187A (en) * 2001-07-24 2003-02-12 Amada Eng Center Co Ltd Laser beam machine
JP2004061919A (en) * 2002-07-30 2004-02-26 Mitsubishi Cable Ind Ltd Laser guide and laser beam machining system provided therewith
JP2005152978A (en) * 2003-11-27 2005-06-16 Fanuc Ltd Laser machining system
JP2009226473A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Amada Co Ltd Transmutation control method and apparatus for condensing diameter in fiber laser beam machine
JP2010036240A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Amada Co Ltd Laser beam machining apparatus
JP2010064102A (en) * 2008-09-10 2010-03-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Connector for laser and connector mounting structure

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334590U (en) * 1986-08-18 1988-03-05
JPH0751876A (en) * 1993-08-23 1995-02-28 Koike Sanso Kogyo Co Ltd Structure of laser torch
JPH10328877A (en) * 1997-05-29 1998-12-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Laser beam machining head
JPH11277286A (en) * 1998-03-26 1999-10-12 Mitsubishi Electric Corp Laser beam machining device
JP2003039187A (en) * 2001-07-24 2003-02-12 Amada Eng Center Co Ltd Laser beam machine
JP2004061919A (en) * 2002-07-30 2004-02-26 Mitsubishi Cable Ind Ltd Laser guide and laser beam machining system provided therewith
JP2005152978A (en) * 2003-11-27 2005-06-16 Fanuc Ltd Laser machining system
JP2009226473A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Amada Co Ltd Transmutation control method and apparatus for condensing diameter in fiber laser beam machine
JP2010036240A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Amada Co Ltd Laser beam machining apparatus
JP2010064102A (en) * 2008-09-10 2010-03-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Connector for laser and connector mounting structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5460934B1 (en) * 2013-04-26 2014-04-02 三菱電機株式会社 Curvature control device and laser processing machine
WO2014174659A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 三菱電機株式会社 Curvature control device and laser processing machine
JP2015150567A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 三菱重工業株式会社 Laser cutting apparatus
JP2015193033A (en) * 2014-03-28 2015-11-05 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 Laser equipment, in-reactor instrument in boiling-water nuclear power plant using the same, and fuel debris cutting or chipping method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5603691B2 (en) 2014-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6253410B2 (en) Laser beam machining apparatus and laser machining method with a single optical focusing lens, laser machining apparatus, and method of using laser machining apparatus
US10751833B2 (en) Fiber coupling device
JP5603691B2 (en) Laser processing head
JP5997965B2 (en) Laser processing head
JP2020533175A (en) An optical module with a device for automatically replacing the collimation optics
CN114346488B (en) Gas conveying gas circuit system for laser processing equipment
CN104128333A (en) Portable laser cleaning machine
JP5603690B2 (en) Laser processing head
CN114107978A (en) Coaxial powder feeding laser cladding head suitable for inner hole laser cladding additive manufacturing
JP2012024774A (en) Laser processing head
KR20210016411A (en) Laser processing equipment for difficult-to-access workpieces
US20050109744A1 (en) Hand-held laser welding wand having internal coolant and gas delivery conduits
CN216237282U (en) Coaxial powder feeding laser cladding head for laser cladding of inner surface of pipeline part
JP5414645B2 (en) Laser processing equipment
CN104128332A (en) Laser cleaning machine with focus tracking function
JP6050519B1 (en) Optical processing head, optical processing apparatus, control method thereof, and control program
US20060175307A1 (en) Hand-held laser welding wand with improved optical assembly serviceability features
CN210548861U (en) Pipeline laser-beam welding machine
CN204093783U (en) A kind of Focus tracking laser cleaning machine
CN221064807U (en) Laser head and laser
CN216264045U (en) Air-cooled handheld laser welding gun
CN219503926U (en) Galvanometer device and laser processing equipment
JP7550102B2 (en) Laser processing head and laser processing device
CN221019151U (en) Intelligent double-pendulum handheld energy storage welding head
CN113458559B (en) Laser recognition device and method for welding

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140318

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140320

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140805

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140822

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5603691

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees