JP2017161686A - ファイバカップリング装置及びファイバレーザ加工機 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意であり、「備えられる」と同義である。「備える」とは、直接的に備えることの他に、別部材を介して間接的に備えることを含む意であり、「設ける」と同義である。「Z軸方向」は、レーザ光の光軸方向のことであり、「Z軸方向の一方側」とは、Z軸方向におけるレーザ光の進行方向の反対側のことであり、「Z軸方向の他方側」とは、Z軸方向におけるレーザ光の進行方向側のことである。「X軸方向」とは、Z軸方向に直交する方向のことであり、「Y軸方向」とは、Z軸方向及びX軸方向に直交する方向のことをいう。「Xa軸方向」とは、ファイバレーザ加工機の正面側に向かった場合における左右方向のことである。「Ya軸方向」とは、ファイバレーザ加工機の正面側に向かった場合における前後方向(奥行方向)のことである。「Za軸方向」とは、ファイバレーザ加工機の正面側に向かった場合における上下方向のことである。図中において、「Z(Z1)軸方向」は、第1の外筒におけるZ軸方向、「Z(Z2)軸方向」は、第2の外筒におけるZ軸方向のことをそれぞれ示している。
Za軸サーボモータの駆動によりレーザ加工ヘッド9をZa軸方向へ移動させて、ワークWに対するレーザ光LBの集光位置(焦点位置)を調整する。そして、ファイバレーザ発振器21の駆動によりレーザ光LBを発振することにより、レーザ光LBがフィーディングファイバ23及びファイバカップリング装置25を経由してプロセスファイバ11の出射端から出射される。すると、プロセスファイバ11の出射端から照射されたレーザ光LBは、コリメートレンズ15及び集光レンズ17を経由して、レーザ加工ヘッド9の先端部からワークWの被切断部に向かって照射される。また、レーザ加工ヘッド9の内部にアシストガスを供給することにより、アシストガスがレーザ加工ヘッド9の先端部からワークWの被切断部に向かって噴射される。更に、レーザ加工ヘッド9の先端部からアシストガスを噴出しながらレーザ光LBを照射した状態で、Xa軸サーボモータ及びYa軸サーボモータの駆動によりレーザ加工ヘッド9をワークWの被切断部に沿って移動させる。これにより、レーザ光LBのエネルギーを利用して、ワークWの被切断部を溶融させかつその溶融物を除去しながら、ワークWに対して切断加工を行うことができる。
ファイバカップリング装置25の光学調整は、次のように行う。
本発明の実施形態によれば、前述のように、第1のレンズホルダ55のX軸方向及びY軸方向の位置を規制した状態で、第1のレンズホルダ55のZ軸方向の位置を調整している。そのため、第1のレンズホルダ55のZ軸方向の位置を調整する際に、外部から第1のレンズホルダ55にX軸方向等の力が働いても、第1のレンズホルダ55がX軸方向等へ移動(変位)することを十分に防止することができる。
W ワーク
1 ファイバレーザ加工機
3 加工テーブル
5 可動フレーム
7 キャリッジ
9 レーザ加工ヘッド
11 プロセスファイバ
13 コネクタ
15 コリメートレンズ(正のレンズ)
17 集光レンズ
19 収容ボックス
21 ファイバレーザ発振器
23 フィーディングファイバ
25 ファイバカップリング装置
27 反射ミラーユニット
31 反射ミラー
33 第1の外筒
35 第1の収容外筒
35a X軸規制用の支持部
35b Y軸規制用の支持部
35h 支持穴
37 第1の連絡外筒
39 第1のレセプタ
41 コネクタ
43 第2の外筒
45 第2の収容外筒
45t 突き当て部
45h 取り付け穴
45v 取り付け穴
47 第2の連絡外筒
49 第2のレセプタ
51 コネクタ
53 コリメートレンズ(正のレンズ)
55 第1のレンズホルダ
55h 取り付け穴
59 集光レンズ
61 第2のレンズホルダ
61h 取り付け穴
65 Z軸調整用の可動内筒
65h 係合穴
67 緩衝リング
69 コイルスプリング
71 ブラケット
75 ロック部材
77 ボールプランジャ
81 コイルスプリング
85 X軸調整用の部材
87 コイルスプリング
91 Y軸調整用の部材
93 押圧内筒
95 操作ピン
97 ボールプランジャ
Claims (12)
- フィーディングファイバの出射端とプロセスファイバの入射端を光結合するためのファイバカップリング装置であって、
光軸方向であるZ軸方向の一方側に前記フィーディングファイバの出射端を保持するための第1のファイバ保持部を有し、Z軸方向の他方側に前記プロセスファイバの入射端を保持するための第2のファイバ保持部を有した外筒と、
前記外筒の内側における前記第1ファイバ保持部側に設けられ、前記フィーディングファイバの出射端から出射され発散したレーザ光を平行光にする或いは収束する正のレンズを保持するための筒状の第1のレンズホルダと、
前記外筒の内側における前記第2のファイバ保持部側に設けられ、前記プロセスファイバの入射端の端面に向かってレーザ光を集光する集光レンズを保持するための筒状の第2のレンズホルダと、
前記第1のレンズホルダと前記第2のレンズホルダのうちの一方のレンズホルダのZ軸方向の位置を調整するためのZ軸調整手段と、
前記一方のレンズホルダのX軸方向及びY軸方向の位置を規制するためのXY軸規制手段と、
前記第1のレンズホルダと前記第2のレンズホルダのうちの他方のレンズホルダのX軸方向の位置を調整するためのX軸調整手段と、
前記他方のレンズホルダのY軸方向の位置を調整するためのY軸調整手段と、
前記他方のレンズホルダのZ軸方向の位置を規制するためのZ軸規制手段と、を具備したことを特徴とするファイバカップリング装置。 - 前記Z軸調整手段は、
前記前記外筒の内周面に螺合して設けられ、前記外筒の外側から回転操作可能であって、前記一方のレンズホルダに隣接するZ軸調整用の可動内筒と、
前記一方のレンズホルダを前記Z軸調整用の可動内筒側へ付勢するZ軸調整用の付勢部材と、を含み、
前記X軸調整手段は、
前記外筒に設けられ、X軸方向へ弾性変形可能に構成され、前記他方のレンズホルダをX軸方向の一方側から支持するX軸弾性支持部材と、
前記外筒における前記X軸弾性支持部材の反対側に螺合して設けられ、先端部が前記一方のレンズホルダに当接したX軸調整用のねじ部材と、を含み、
前記Y軸調整手段は、
前記外筒に設けられ、Y軸方向へ弾性変形可能に構成され、前記他方のレンズホルダをY軸方向の一方側から支持するY軸弾性支持部材と、
前記外筒における前記Y軸弾性支持部材の反対側に螺合して設けられ、先端部が前記一方のレンズホルダに当接したY軸調整用のねじ部材と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のファイバカップリング装置。 - 前記XY軸規制手段は、
前記外筒の内側における前記第1のファイバ保持部側に有し、前記一方のレンズホルダを前記外筒と同心上に支持する一対のXY軸規制用の支持部と、
前記一方のレンズホルダを一対の前記XY軸規制用の支持部の間に向かって付勢するXY軸規制用の付勢部材と、を含み、
前記Z軸規制手段は、
前記外筒の内側における前記第2のファイバ保持部側に有し、前記他方のレンズホルダの端面を突き当てるためのZ軸規制用の突き当て部と、
前記他方のレンズホルダを前記Z軸規制用の突き当て部側へ付勢するZ軸規制用の付勢部材と、を含むことを特徴とする請求項2に記載のファイバカップリング装置。 - 前記一方のレンズホルダのZ軸方向の位置を固定するためのZ軸固定手段と、
前記他方のレンズホルダのX軸方向及びY軸方向の位置を固定するためのXY軸固定手段と、を具備したことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載のファイバカップリング装置。 - 前記Z軸調整用の可動内筒を回転不能に固定するロック部材と、
前記外筒内に螺合して設けられ、前記外筒の外側から回転操作可能であって、前記他方のレンズホルダを前記Z軸規制用の突き当て部側へ押圧する押圧内筒と、を具備したことを特徴とする請求項3に記載のファイバカップリング装置。 - レーザ光を利用して、ワークに対して切断加工を行うファイバレーザ加工機であって、
請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載のファイバカップリング装置を具備したことを特徴とするファイバレーザ加工機。 - フィーディングファイバとプロセスファイバとを光結合するファイバカップリング装置であって、
前記フィーディングファイバから出射されたレーザ光を平行光にする或いは収束する正のレンズを保持するための筒状の第1のレンズホルダと、
前記正のレンズの光軸に直交する面内において相互に異なる角度位置を有する3カ所で、第1のレンズホルダを支持する第1の収容外筒と、を具備し、
前記第1の収容外筒は、前記光軸の周りの基準方向から第1の角度位置と、第2の角度位置とで前記第1のレンズホルダと当接する第1支持部と第2支持部とを有し、前記第1のレンズホルダを前記光軸に向かって押圧する押圧部材を具備したことを特徴とするファイバカップリング装置。 - 前記第1の角度位置は、前記光軸の周りの基準方向からほぼ120度の角度位置であり、第2の角度位置は、前記光軸の周りの基準方向からほぼ240度の角度位置であることを特徴とする請求項7に記載のファイバカップリング装置。
- フィーディングファイバとプロセスファイバとを光結合するファイバカップリング装置であって、
プロセスファイバの入射端の端面にレーザ光を集光する集光レンズを保持するための筒状の第2のレンズホルダと、
前記第2のレンズホルダを、前記集光レンズの光軸方向及び光軸に直交する平面内で移動自在に支持する第2の収容外筒であって、前記光軸方向において前記第2のレンズホルダの一つの端面と当接可能の突き当て部を有する第2の収容外筒と、
前記第2のレンズホルダと前記第2の収容外筒との間に設けられ、前記第2のレンズホルダを前記突き当て部に押圧するための押圧内筒と、
前記第2のレンズホルダと前記押圧内筒との間に設けられ、前記押圧内筒に対して前記第2のレンズホルダを前記光軸と直交する方向において移動自在に保持し、かつ、光軸方向において、前記第2のレンズホルダと前記押圧内筒とを相互に離反する方向に付勢する付勢部材と、を具備したことを特徴とするファイバカップリング装置。 - 前記付勢部材は、ボールプランジャを有することを特徴とする請求項9に記載のファイバカップリング装置。
- 前記付勢部材は、前記第2のレンズホルダに設けた取り付けに収容されていることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のファイバカップリング装置。
- フィーディングファイバとプロセスファイバとを光結合するファイバカップリング装置であって、
正のレンズは、前記フィーディングファイバに対して光軸に沿う方向においてのみ位置調整されるように構成され、
集光レンズは、前記プロセスファイバに対して光軸に直交する平面内でのみ位置調整されるように構成されていることを特徴とするファイバカップリング装置。
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- 2016-03-09 JP JP2016045197A patent/JP6704200B2/ja active Active
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