JP2014223642A - 光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置、レーザ出射ユニット及び光ファイバ脱着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバ伝送方式において光ファイバの終端面より出るレーザ光を平行光線にコリメートするためのコリメートレンズに塵や埃が付着するのを防止して、メンテナンス性、生産性および信頼性を向上させる。
【解決手段】このレーザ出射ヘッドのユニット本体を構成するコリメートユニット５２において、光ファイバコネクタ４８にプラグ７０が装着されているときは、ケーシング６０内にはプラグ７０の先端部（または光ファイバ３６の終端部）とコリメートレンズ４０との間に密閉可能かつ開放可能な光路空間ＰＳが形成される。ケーシング６０の壁部には、光軸方向（Ｘ方向）において絞り部６６とコリメートレンズ４０との間に、光路空間ＰＳに向けてシールドガスＳＧを噴射するための噴射口７２と、この噴射口７２より光路空間ＰＳに噴射されたシールドガスＳＧをケーシング６０外へ排出するための開閉可能な排気口７４とが形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被加工物にレーザ光を集光照射してレーザ加工を行う技術に係り、特に光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置およびレーザ出射ユニットならびにレーザ出射ユニットにおいて光ファイバを脱着する方法に関する。

レーザ加工装置は、基本構成として、加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振器と、加工用レーザ光を被加工物に向けて集光照射するレーザ出射ユニットと、レーザ発振器からレーザ出射ユニットまでレーザ光を伝送するためのレーザ伝送光学系とを有する。レーザ伝送光学系に光ファイバを使用する光ファイバ伝送方式は、レーザ発振器とレーザ出射ユニットとをそれぞれ任意の場所に設置または配置できるので、レーザ加工の多種多様な生産ラインや用途にフレキシブルに適応できるという利点がある。

光ファイバ伝送方式に用いられるレーザ出射ユニットは、そのユニット本体の上面または側面に光ファイバの終端部を着脱可能に装着するための光ファイバコネクタを取り付けるとともに、ユニット本体の内部にはレーザ光を被加工物の加工点に集光させるための集光レンズのほか、光ファイバの終端面から出たレーザ光を平行光にコリメートするためのコリメートレンズを備えている。

通常、レーザ出射ユニットのユニット本体は、レーザ光の入口と出口が閉じられ、密閉構造になっている。すなわち、光ファイバコネクタは光ファイバの終端部またはこれを保持するプラグと隙間を作らずに結合（嵌合）する。また、ユニット本体のレーザ出射口には保護ガラスが取り付けられている。このため、外から塵や埃が光ファイバコネクタまたはレーザ出射口を通ってユニット本体の中に入ってくるようなことはない。

特開２００７−３００３２号公報

光ファイバ伝送方式においては、上記のように、伝送用の光ファイバがレーザ出射ユニットの光ファイバコネクタに装着されている間は、外から塵や埃がユニット本体の中に入ってくることはない。しかしながら、たとえば、工場内でレーザ出射ユニットの設置場所を大きく変更する場合、あるいは光ファイバの交換やメンテナンスを行う場合に、光ファイバを当該レーザ出射ユニットの光ファイバコネクタからいったん取り外すことがある。この時、開放状態または開口状態になる光ファイバコネクタのファイバ差し込み口またはプラグ差し込み口を通って外から塵や埃がユニット本体の中に入り込み、光ファイバコネクタの近くに配置されているコリメートレンズに付着することがある。コリメートレンズに塵や埃が付着すると、レーザ出力の低下を招くだけでなく、コリメートレンズが焼ける原因にもなり、光ファイバ伝送方式を採る従来のレーザ加工装置ないしレーザ出射ユニットにおいてはこのことがメンテナンス性、生産性および信頼性の面で問題となっている。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送方式において光ファイバの終端面より出るレーザ光を平行光線にコリメートするためのコリメートレンズに塵や埃が付着するのを防止して、メンテナンス性、生産性および信頼性を向上させるレーザ加工装置、レーザ出射ユニットおよび光ファイバ脱着方法を提供する。

本発明におけるレーザ出射ユニットは、レーザ発振部より発振出力されたレーザ加工用のレーザ光を光ファイバを介して受け取り、被加工物に向けて前記レーザ光を照射するレーザ出射ユニットであって、前記レーザ光を出射するためのレーザ出射口と、前記光ファイバを着脱可能に装着するための光ファイバコネクタとを有するユニット本体と、前記光ファイバの終端面から出た前記レーザ光を平行光線にコリメートするために、前記光ファイバコネクタに装着されている前記光ファイバの終端面と密閉可能な光路空間を介して向かい合うように前記ユニット本体の中に設けられるコリメートレンズと、平行光線にコリメートされた前記レーザ光を前記被加工物上の加工点に集光させるために、前記レーザ出射口と向かい合って前記ユニット本体の中に設けられる集光レンズと、前記コリメートレンズの光軸と交差する方向で前記光路空間にシールドガスを噴射するために、前記光ファイバコネクタと前記コリメートレンズとの間で前記ユニット本体の壁部または内部に設けられる噴射口と、前記噴射口より前記光路空間に噴射された前記シールドガスを前記噴射口と対向する位置で前記ユニット本体の外へ排出するために、前記光ファイバコネクタと前記コリメートレンズとの間で前記ユニット本体の壁部に設けられる開閉可能な排気口とを有する。

本発明のレーザ加工装置は、上記レーザ出射ユニットと、レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、前記レーザ発振部より発振出力された前記レーザ光を前記レーザ出射ユニットまで伝送するための光ファイバと、前記レーザ出射ユニットにシールドガスを供給するシールドガス供給部とを有する。

本発明の光ファイバ脱着方法は、上記レーザ出射ユニットにおいて光ファイバの脱着を行うための光ファイバ脱着方法であって、前記光ファイバコネクタに前記光ファイバが装着され、かつ前記排気口が閉じられている状態の下で、前記シールドガスを送出するシールドガス供給部を前記噴射口に接続して、前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴出を開始する工程と、前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴出を開始した後に、前記排気口を開ける工程と、前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴出と前記排気口から前記ユニット本体の外への前記シールドガスの排出とを持続しながら、前記光ファイバコネクタより前記光ファイバを取り外し、しかる後に同一の前記光ファイバを再び、または別の光ファイバを新たに、前記光ファイバコネクタに装着する工程と、前記排気口を閉じる工程と、前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴出を停止する工程とを有する。

本発明においては、レーザ出射ユニットの排気口が閉じられ、かつ光ファイバが光ファイバコネクタに装着されている間は、レーザ出射ユニットのユニット本体が密閉されていて、集光レンズはもちろんコリメートレンズも外の雰囲気から遮断される。したがって、外から塵や埃がユニット本体の中に入ってくることはない。

そして、レーザ出射ユニットにおいて、光ファイバが光ファイバコネクタから一時的に取り外されるときは、排気口が開けられ、シールドガス供給部からのシールドガスが噴射口より噴射され、噴射されたシールドガスはコリメートレンズの前で光路空間を横断して排気口から外へ抜けることにより、光ファイバコネクタ側から見てコリメートレンズの手前にシールドガスのエアカーテンが形成される。これにより、コリメートレンズが光ファイバコネクタの光ファイバ差し込み口（またはプラグ差し込み口）を介して外の雰囲気に晒されても、外からの塵や埃はシールドガスのエアカーテンに遮られてコリメートレンズに付着することはない。したがって、コリメートレンズに塵や埃が付着することが原因でレーザ光の出力が低下したり、コリメートレンズが焼けたりするようなことは起きない。

本発明のレーザ加工装置、レーザ出射ユニットまたは光ファイバ脱着方法によれば、上記のような構成および作用により、光ファイバ伝送方式において光ファイバの終端面より出るレーザ光を平行光線にコリメートするためのコリメートレンズに塵や埃が付着するのを防止して、メンテナンス性、生産性および信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態による光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置の全体構成を示す図である。 上記レーザ加工装置におけるレーザ出射ユニットの構成を示す一部断面平面図である。 上記レーザ出射ユニットの要部の構成（光ファイバが装着されている状態）を示す部分拡大断面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 上記レーザ出射ユニットの要部の構成（光ファイバが取り外されている状態）を示す部分拡大断面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、添付図を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［レーザ加工装置全体の構成］

図１に、本発明の一実施形態における光ファイバ伝送方式のレーザ加工装置の全体構成を示す。

このレーザ加工装置は、レーザ発振器１０、レーザ電源１２、光ファイバ伝送系１４、レーザ出射ユニット１６、シールドガス供給部１８、主制御部２０、タッチパネル２２および加工テーブル２４を備えている。

レーザ発振器１０は、たとえばシングルモードのファイバレーザ発振器であり、発光元素としてたとえば希土類元素のイオンをドープしたコアを有する発振用の光ファイバと、この発振用光ファイバの一端面にポンピング用の励起光を照射する電気光学励起部と、発振用光ファイバの両端より軸方向に出る所定波長の光を共振増幅して出力する一対の光共振器ミラーとを有しており、たとえば５００Ｗ以上の高出力で集光性の高い連続波レーザ光またはパルスレーザ光ＬＢを発振出力する。

レーザ電源１２は、主制御部２０の制御の下で、レーザ発振器１０の電気光学励起部の光源（一般にレーザダイオード）に励起電流を供給する。図示省略するが、レーザ発振器１０より出力されるレーザ光ＬＢのパワーをレーザ電源１２にフィードバックして励起電流を制御するパワーフィードバック機構を備えることも可能である。

レーザ発振器１０より出力されたレーザ光ＬＢは、光ファイバ伝送系１４において、たとえばベントミラー３０で所定方向に折り返され、次いで入射ユニット３２内で集光レンズ３４により集光されて伝送用の光ファイバ３６の一端面に入射する。この伝送用光ファイバ３６は、たとえばＳＩ（ステップインデックス）形ファイバからなり、入射ユニット３２内でその一端面に入力したレーザ光ＬＢをレーザ出射ユニット１６まで伝送する。

レーザ出射ユニット１６は、コリメートレンズ４０、ガルバノスキャナ４２および集光レンズ４４等の光学系を収容または装備するユニット本体４６を有しており、このユニット本体４６の一側面に光ファイバ３６の終端部を着脱可能に装着するための光ファイバコネクタ（たとえばレセプタクル）４８を備えている。さらに、レーザ出射ユニット１６は、シールドガス供給部１８にもガス供給管５０を介して接続可能となっている。

レーザ出射ユニット１６において、光ファイバ３６の終端面より一定の拡がり角で出たレーザ光ＬＢは、コリメートレンズ４０によって平行光線にコリメートされ、ガルバノスキャナ４２によって被加工物Ｗ上の加工ポイントにビームスポットを形成するように二次元方向（ＸＹ方向）でスキャニングされ、集光レンズ４４によって加工ポイントに集光するように収束させられる。その際、スキャナ制御部２５は、主制御部２０の制御の下で、ガルバノスキャナ４２のスキャニング動作を制御する。このレーザ加工装置において、たとえばレーザ溶接加工が行われる場合は、レーザ光ＬＢが集光照射される被加工物Ｗ上の加工ポイントで母材がレーザ光ＬＢのエネルギーにより溶融し、レーザ光ＬＢの照射終了後に凝固してナゲットが形成される。

加工テーブル２４は、被加工物Ｗをレーザ出射ユニット１６のレーザ出射口４７に対向させて支持する。加工テーブル２４に、被加工物Ｗを水平（ＸＹ）方向、回転（θ）方向および／または鉛直（Ｚ）方向で移動ないし位置決めするための移動機構（図示せず）を備えることも可能である。

主制御部２０は、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）を含んでおり、プログラムメモリに格納している各種プログラム（ソフトウェア）にしたがって装置全体ないし各部の動作を制御し、タッチパネル２２の入力部２２ａおよび表示部２２ｂを介してユーザ（作業員、保守員等）と情報（設定値、モニタ情報等）をやりとりする。

［レーザ出射ユニットの構成］

図２に、レーザ出射ユニット１６の要部の構成を示す。図示のように、レーザ出射ユニット１６は、３つのサブユニット、すなわちコリメートレンズ４０を収容するコリメートユニット５２と、ダイクロイックミラー５５を収容するダイクロイックユニット５４と、ガルバノスキャナ４２を収容するガルバノユニット５６とを一体に連結して構成されており、コリメートユニット５２の先端部（図の左端部）に光ファイバコネクタ４８を取り付けている。

これら３つのサブユニット５２，５４，５６の中で、この実施形態における徴部分はコリメートユニット５２である。ダイクロイックユニット５４およびガルバノユニット５６は、従来周知のものと同じである。なお、図１に示すように、集光レンズ４４は、レーザ出射口４７と向かい合ってガルバノユニット５６の底部に配置されている。レーザ出射口４７には保護ガラス（図示せず）が取り付けられている。

再び図２において、ダイクロイックユニット５４には、ガルバノユニット５６と反対側にＣＣＤカメラ５８が取り付けられる。ダイクロイックユニット５４内で、コリメートユニット５２からのレーザ光ＬＢは、ダイクロイックミラー５５に入射し、そこでガルバノユニット５６側へ直角に反射するようになっている。また、被加工物Ｗからガルバノユニット５６内の光学系（集光レンズ４４およびガルバノスキャナ４２）を逆方向に伝搬してダイクロイックユニット５４に入ってきた可視光ＶＲは、ダイクロイックミラー５５をまっすぐ透過し、集光レンズ（図示せず）を通ってＣＣＤカメラ５８に入射するようになっている。

［コリメートユニットの構成］

以下、図２〜図６につき、コリメートユニット５２の構成を詳しく説明する。

図２、図３および図５に示すように、コリメートユニット５２は、ダイクロイックユニット５４に結合される円筒状のケーシング（筺体部材）６０と、このケーシング６０の内側でコリメートレンズ４０を保持する円筒状のレンズホルダ６２とを有している。レンズホルダ６２は、その先端部（図の左端部）にてコリメートレンズ４０を保持し、光ファイバコネクタ４８に装着される光ファイバ３６の終端面とコリメートレンズ４０との距離間隔を調整する（通常はコリメートレンズ４０の焦点距離に合わせる）ために光軸方向（Ｘ方向）に摺動可能となっており、可動範囲内の任意の位置でケーシング６０に止めネジ６４で固定されるようになっている。

ケーシング６０の先端部には、たとえば取付ボルト（図示せず）を介して、径方向内側に、被加工物Ｗ側からの反射光を光ファイバ３６の手前で遮断するためのリング状の絞り部６６が結合され、軸方向外側に、リング状または円筒状の冷却ジャケット６８を介して円筒型のレセプタクルまたは光ファイバコネクタ４８が結合される。図示の構成例では、光ファイバ３６の終端部にスリーブ型のプラグ７０が取り付けられ、このプラグ７０が光ファイバコネクタ４８に着脱可能に装着されるようになっている。

光ファイバコネクタ４８にプラグ７０が装着されているときは、ケーシング６０内にはプラグ７０の先端部（または光ファイバ３６の終端部）とコリメートレンズ４０との間に密閉可能かつ開放可能な光路空間ＰＳが形成される。

ケーシング６０の壁部には、光軸方向（Ｘ方向）において絞り部６６とコリメートレンズ４０との間に、光路空間ＰＳに向けて防塵用のシールドガスＳＧを噴射するための噴射口７２と、この噴射口７２より光路空間ＰＳに噴射されたシールドガスＳＧをケーシング６０外へ排出するための開閉可能な排気口７４とが形成されている。噴射口７２と排気口７４は、光路空間ＰＳを挟んで対向している。図示の構成例では、噴射口７２が貫通孔の形態を有し、排気口７４はスリットまたは切り欠きの形態を有している。

図４に示すように、噴射口７２は、ケーシング６０の周回方向で好ましくは６０°〜１２０°（図示の例では約９０°）の中心角αを有する円弧上に延在または分布しており、好ましくはコリメートレンズ４０の光軸と直交する面内で一列に並んで、つまりガス噴射方向を一方向（Ｙ方向）に揃えてそれと直交する方向（Ｚ方向）に一列に並んで、複数個（図示の例では５個）設けられる。これにより、各噴射口７２よりシールドガスＳＧが噴射されると、噴射されたシールドガスＳＧはコリメートレンズ４０の入射面に沿ってその全体を覆うように光路空間ＰＳを横断して真向かいの排気口７４側に流れるようになっている（図６参照）。

ケーシング６０の外周面には、シールドガス供給部１８より供給されるシールドガスＳＧを背後から噴射口７２に送り込むマニホールド用の溝部７６が形成されている。この溝部７６は、各々の噴射口７２の噴射圧力を均一にするとともに、給気コンダクタンスを高める機能を有している。そして、この溝部７６を常時密閉して覆う断面半円弧状の固定カバー７８がケーシング６０に固定して取り付けられ、この固定カバー７８にガス管５０と接続するガス導入口８０が設けられている。溝部７６の周縁部にはパッキン８２が装着されている。

一方、排気口７４は、噴射口７２と真向かいに位置し、ケーシング６０の周回方向で好ましくは９０°〜１５０°（図示の例では約１２０°）の中心角βを有する円弧上に延在または分布しており、好ましくは噴射口７２より大きな開口面積を有している。排気口７４の背後において、ケーシング６０の外周面には、パッキン８６が装着される溝部８４が形成されている。そして、ケーシング６０に蝶番９０を介して回動可能に取り付けられている断面半円弧状の可動カバー８８が、排気口７４および溝部８４を密閉可能に覆うようになっている。ケーシング６０には、蝶番９０の反対側に、排気口７４および溝部８４を閉じている可動カバー８８を保持するための留め金具９２が設けられている。

冷却ジャケット６８には水冷パイプ９４が装着されている（図２、図３、図５）。各部の材質として、たとえば、ケーシング６０、レンズホルダ６２、固定カバー７８、可動カバー８８、冷却ジャケット６８には加工性または熱伝導性に優れた金属たとえばアルミニウムが用いられ、絞り部６６には反射光に対する反射性に優れた金属たとえば銅が用いられる。水冷パイプ９４には、防錆性に優れた金属たとえばステンレスが用いられる。

シールドガス供給部１８は、シールドガスを一定の圧力で送出する任意のガス供給源であってよく、自動式または手動式のいずれであってもよい。自動式の場合は、たとえばガス容器、ポンプまたはコンプレッサ、フィルタ、開閉弁等を備えるガス供給装置が好適に用いられる。手動式の場合は、たとえばエアスプレーガン、エアスプレー缶等が好適に用いられる。シールドガスは、コリメートレンズ４０を変質または汚染するおそれのない任意のガスでよく、通常はクリーンエアまたは窒素ガスが好適に用いられる。

［光ファイバの脱着方法及びコリメートユニットの作用］

次に、この実施形態のレーザ出射ユニット１６における光ファイバ３６の脱着方法およびコリメートユニット５２の作用を説明する。

レーザ出射ユニット１６の光ファイバコネクタ４８に光ファイバ３６が装着されているときは、コリメートユニット５２の可動カバー８８は留め金具９２に係止され、排気口７４および溝部８４は閉じられている（図３、図４）。また、シールドガス供給部１８はシールドガスＳＧの送出を停止しているか、またはコリメートユニット５２のガス導入口８０から遮断または分離されている。

この状態では、レーザ出射ユニット１６のダイクロイックユニット５４およびガルバノユニット５６はもちろん、コリメートユニット５２も密閉されており、レーザ出射ユニット１６内の光学系（光ファイバ３６、コリメートレンズ４０、ダイクロイックミラー５５、ガルバノスキャナ４２、集光レンズ４４）はすべて外の雰囲気から遮断されている。したがって、外から塵や埃がレーザ出射ユニット１６の中に入ってくることはなく、内部の光学系に塵や埃が付着することはない。

しかし、たとえば、工場内でレーザ出射ユニット１６の設置場所が大きく変更される場合、あるいは光ファイバ３６の交換やメンテナンスを行う場合に、光ファイバ３６をレーザ出射ユニット１６の光ファイバコネクタ４８からいったん取り外すことがある。

この実施形態では、光ファイバ３６を光ファイバコネクタ４８から取り外す前に、作業員が、シールドガス供給部１８をコリメートユニット５２のガス導入口８０に接続し、またはその接続状態を確認してから、シールドガス供給部１８よりコリメートユニット５２内へのシールドガスＳＧの供給を開始する。この時、可動カバー８８は未だ閉じているので、コリメートユニット５２内で噴射口７２より噴射されたシールドガスＳＧは光路空間ＰＳ内に充満する。この場合、シールドガスＳＧの供給流量を少なめに制御してもよい。そして、光路空間ＰＳがシールドガスＳＧによって適度な正圧または陽圧状態になってから、留め金具９２から可動カバー８８を外して、可動カバー８８を開ける。そうすると、排気口７４および溝部８４が開口または開放状態になる。

これによって、噴射口７２より噴射されたシールドガスＳＧは、コリメートレンズ４０の入射面に沿ってその全体を覆うように光路空間ＰＳを横断し、真向かいの排気口７４から外へ流れ出る。こうして、光路空間ＰＳにはコリメートレンズ４０の入射面を覆うようにシールドガスＳＧのエアカーテンが形成される。この時、排気口７４には光路空間ＰＳから外に向かってシールドガスＳＧの圧力が作用するので、外から塵や埃が排気口７４を通って光路空間ＰＳに入ってくることはない。

この状態で、作業員は、光ファイバ３６を光ファイバコネクタ４８から取り外す。そうすると、光ファイバコネクタ４８のプラグ差し込み口が開放または開口状態となり、コリメートレンズ４０はこの開口状態のプラグ差し込み口を介して外の雰囲気に晒されるようになる（図５、図６）。しかし、この時も、コリメートレンズ４０の手前にシールドガスＳＧのエアカーテンが形成されているので、外から塵や埃が光ファイバコネクタ４８のプラグ差し込み口を通って中に入ってきても、シールドガスＳＧによって押し返されるか、あるいはシールドガスＳＧに巻き込まれるようにして排気口７４より外へ追い出される。このため、コリメートレンズ４０に塵や埃は付着しない。

このように、光ファイバコネクタ４８に光ファイバ３６が装着されていない間は、コリメートユニット５２において噴射口７２から光路空間ＰＳへのシールドガスＳＧの噴射と排気口７４からユニットの外へのシールドガスＳＧの排出とが継続され、コリメートレンズ４０の手前でシールドガスＳＧのエアカーテンが持続的に形成される。

したがって、光ファイバコネクタ４８から光ファイバ３６を取り外した目的が何であれ、その目的の作業（レーザ出射ユニット１６の移設、あるいは光ファイバ３６の修理、クリーニング、交換等）に要した時間が短くても長くても、コリメートレンズ４０に塵や埃は付着することはない。

そして、当該作業の終了後に、以前と同じ光ファイバ３６の終端部または交換された別の光ファイバ３６の終端部がプラグ７０を介して光ファイバコネクタ４８に装着される。その際、プラグ７０が光ファイバコネクタ４８のプラグ差し込み口に挿入されると、プラグ差し込み口に滞留していた空気が光路空間ＰＳの内奥に押し込まれるが、シールドガスＳＧのエアカーテンによってコリメートレンズ４０からは遮られ、排気口７４を通ってすみやかに外へ排出される。したがって、そのような滞留空気に塵や埃が混じっていたとしても、やはりコリメートレンズ４０には付着せずに排気口７４から外へ排出される。

こうして、光ファイバコネクタ４８への光ファイバ３６の再装着または新規装着が済んだ後に、可動カバー８８が排気口７４および溝部８４を覆う位置に戻され、留め金具９２に係止される。また、シールドガス供給部１８においてシールドガスＳＧの送出が止められる。シールドガス供給部１８が手動式のエアスプレーの場合は、エアスプレーを止めてガス導入口８０から外した後に、ガス導入口８０を栓またはキャップ（図示せず）等で閉塞する。

このように、この実施形態では、レーザ出射ユニット１６（特にコリメートユニット５２）において、光ファイバ３６の脱着を行う際に、レーザ出射ユニット１６（コリメートユニット５２）の中に収容されているコリメートレンズ４０が光ファイバコネクタ４８のプラグ差し込み口を介して外の雰囲気に晒されても、塵や埃がコリメートレンズ４０に付着するおそれはない。したがって、コリメートレンズ４０に塵や埃が付着することが原因でレーザ光ＬＢの出力が低下したり、コリメートレンズ４０が焼けたりするようなことは起こらない。このことによって、この実施形態におけるレーザ加工装置ないしレーザ出射ユニットは、メンテナンス性、生産性および信頼性を向上させることができる。

［他の実施形態又は変形例］

以上、好ましい実施形態を説明したが、実施形態における構造、形状、寸法、材質、動作、機能、用途、作業手順等は好ましい例として記載したものであり、これらは特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものでない。

たとえば、上記実施形態では、ケーシング６０の壁部に、噴射口７２を複数個（または１個）の貫通孔として形成し、排気口７４を切り欠きまたはスリットとして形成した。しかし、噴射口７２をスリットして形成する構成、あるいは排気口７４を１個または複数個の貫通孔として形成する構成も可能である。

また、上記実施形態では、光ファイバコネクタ４８にプラグ７０を介して光ファイバ３６の終端部を装着した。しかし、プラグを介さずに、光ファイバ３６の終端部を光ファイバコネクタに着脱可能に装着する構成も可能であり、光ファイバコネクタも種種の型式または構成を採ることができる。

レーザ出射ユニット１６にガルバノスキャナ４２やＣＣＤカメラ５８を備えない構成も可能であり、逆にレーザ出射ユニット１６に他の光学系が付加されてもよい。レーザ発振器１０は、ファイバレーザ発振器に限定されず、たとえばＹＡＧレーザ発振器であってもよい。

本発明のレーザ加工装置は、溶接に限らず、穴あけ、切断、マーキング、トリミングなど任意のレーザ加工に使用可能である。

１０ レーザ発振器
１２ レーザ電源
１４ 光ファイバ伝送系
１６ レーザ出射ユニット
１８ シールドガス供給部
２０ 主制御部
４０ コリメートレンズ
４４ 集光レンズ
４６ ユニット本体
４８ 光ファイバコネクタ
５２ コリメートユニット
６０ ケーシング
６２ レンズホルダ
７２ 噴射口
７４ 排気口
７８ 固定カバー
８０ ガス導入口
８８ 可動カバー

Claims (11)

1. レーザ発振部より発振出力されたレーザ加工用のレーザ光を光ファイバを介して受け取り、被加工物に向けて前記レーザ光を照射するレーザ出射ユニットであって、
   前記レーザ光を出射するためのレーザ出射口と、前記光ファイバを着脱可能に装着するための光ファイバコネクタとを有するユニット本体と、
   前記光ファイバの終端面から出た前記レーザ光を平行光線にコリメートするために、前記光ファイバコネクタに装着されている前記光ファイバの終端面と密閉可能な光路空間を介して向かい合うように前記ユニット本体の中に設けられるコリメートレンズと、
   平行光線にコリメートされた前記レーザ光を前記被加工物上の加工点に集光させるために、前記レーザ出射口と向かい合って前記ユニット本体の中に設けられる集光レンズと、
   前記コリメートレンズの光軸と交差する方向で前記光路空間にシールドガスを噴射するために、前記光ファイバコネクタと前記コリメートレンズとの間で前記ユニット本体の壁部または内部に設けられる噴射口と、
   前記噴射口より前記光路空間に噴射された前記シールドガスを前記噴射口と対向する位置で前記ユニット本体の外へ排出するために、前記光ファイバコネクタと前記コリメートレンズとの間で前記ユニット本体の壁部に設けられる開閉可能な排気口と
   を有するレーザ出射ユニット。
2. 前記噴射口は、前記コリメートレンズを保持する円筒状のレンズホルダの半径方向外側で前記ユニット本体の一部を構成する円筒状の筺体部材に形成される、請求項１に記載のレーザ出射ユニット。
3. 前記噴射口は、前記コリメートレンズの光軸と直交する面内で一列に並んで複数個設けられる、請求項２に記載のレーザ出射ユニット。
4. 前記噴射口は、前記筺体部材の周回方向で６０°〜１２０°の中心角を有する円弧上に延在または分布する、請求項２または請求項３に記載のレーザ出射ユニット。
5. 外部のシールドガス供給部より供給される前記シールドガスを前記噴射口に送るために前記筺体部材の外周面に形成されるマニホールド用の溝部と、
   前記溝部を密閉して覆うように前記筺体部材の外周面に固定して取り付けられる第１のカバーと、
   前記シールドガス供給部からの前記シールドガスを前記溝部に導入するために前記第１のカバーに設けられるガス導入口と
   を有する、請求項２〜４のいずれか一項に記載のレーザ出射ユニット。
6. 前記排気口は、前記筺体部材の周回方向で９０°〜１５０°の中心角を有する円弧上に延在または分布する、請求項１〜５のいずれか一項に記載レーザ出射ユニット。
7. 前記排気口の開閉を行うために前記筺体部材の外周面に蝶番を介して回動可能に取り付けられる可動の第２のカバーを有する、請求項６に記載のレーザ出射ユニット。
8. 前記排気口は、前記噴射口よりも大きな開口面積を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載レーザ出射ユニット。
9. 前記噴射口より噴射される前記シールドガスは、前記コリメートレンズの入射面に沿って前記光路空間を横断する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザ出射ユニット。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のレーザ出射ユニットと、
    レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、
    前記レーザ発振部より発振出力された前記レーザ光を前記レーザ出射ユニットまで伝送するための光ファイバと、
    前記レーザ出射ユニットにシールドガスを供給するシールドガス供給部と
    を有するレーザ加工装置。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のレーザ出射ユニットにおいて光ファイバの脱着を行うための光ファイバ脱着方法であって、
    前記光ファイバコネクタに前記光ファイバが装着され、かつ前記排気口が閉じられている状態の下で、前記シールドガスを送出するシールドガス供給部を前記噴射口に接続して、前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴射を開始する工程と、
    前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴射を開始した後に、前記排気口を開ける工程と、
    前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴射と前記排気口から前記ユニット本体の外への前記シールドガスの排出とを持続しながら、前記光ファイバコネクタより前記光ファイバを取り外し、しかる後に同一の前記光ファイバを再び、または別の光ファイバを新たに、前記光ファイバコネクタに装着する工程と、
    前記排気口を閉じる工程と、
    前記噴射口から前記光路空間への前記シールドガスの噴射を停止する工程と
    を有する光ファイバ脱着方法。

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