JP2583098Y2 - レーザ入射ユニット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、レーザ発振器からのレ
ーザ光を光ファイバの一端面に入射させるレーザ入射ユ
ニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に、レーザ加工装置に用いられる従
来の代表的なレーザ入射ユニットの構成を示す。このレ
ーザ入射ユニットにおいて、ユニット本体１００の一端
部（図４では左端部）の光ファイバ取付部１０４には光
ファイバ１０２の一端部が取付され、レーザ発振装置
（図示せず）側からユニット本体１００の他端部（図４
では右端部）に入ってきたレーザ光ＬＢは円筒状のレン
ズ保持部１０８に保持されている集光レンズ１０６を通
って光ファイバ１０２の一端面に集光入射するようにな
っている。

【０００３】光ファィバ取付部１０４の中央部には、光
ファイバ１０２の一端部を受けるためのリセプタクル１
１０が設けられている。このリセプタクル１１０の外側
面にはＸ方向の位置調整ネジ１１２およびコイルバネ１
１４のそれぞれの先端部が相対抗して当接するととも
に、Ｙ方向の位置調整ネジおよびコイルバネ（図示せ
ず）のそれぞれの先端部も相対向して当接している。Ｘ
方向位置調整ネジ１１２およびＹ方向位置調整ネジのそ
れぞれのツマミ（頭部）を回転操作することで、ＸＹ方
向におけるリセプタクル１１０の位置を調整し、ひいて
はＸＹ方向における光ファイバ１０２の端面の心合わせ
を行うことができる。

【０００４】レンズ保持部１０８の外壁面には中間部か
ら他端部にかけてネジ山１０８ａが形成されるととも
に、このレンズ保持部１０８のネジ山１０８ａと対向す
るユニット本体１００の内壁面にもネジ山１００ａが形
成され、これらのネジ山１０８ａ，１００ａは互いに螺
合している。レンズ保持部１０８の他端部にはレンズ位
置調整リング１０８ｂが一体に設けられており、このリ
ング１０８ｂを手で把持して回すと、ユニット本体１０
０に対してレンズ保持部１０８が回転しながら光軸方向
（Ｚ方向）に移動するようになっている。その移動方向
は回転方向に対応し、たとえば時計方向にリング１０８
ｂを回すとレンズ保持部１０８はユニット一端側（左
側）へ移動し、反時計方向にリング１０８ｂを回すとレ
ンズ保持部１０８はユニット他端側（右側）へ移動する
ようになっている。

【０００５】このように、リング１０８ｂを回すことに
よって、レンズ保持部１０８を光軸方向（Ｚ方向）に移
動させ、集光レンズ１０６の焦点を光ファイバ１０２の
端面に合わせることができる。ユニット本体１００の他
端（右端）１００ｂと位置調整リング１０８ｂとの間
で、レンズ保持部１０８のネジ山１０８ａにはレンズ保
持部１０８の位置を固定（ロック）するためのロックリ
ング１１６が螺合している。このロックリング１１６を
ユニット本体１００の他端１００ｂに押し付けるように
ネジ回しすると、その押圧力によってユニット本体１０
０のネジ山１００ａとレンズ保持部１０８のネジ山１０
８ａとが互いに強く圧接し、レンズ保持部１０８が回転
できなくなって動かなくなる。これで、光軸方向（Ｚ方
向）における集光レンズ１０６の位置が固定される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】この種のレーザ入射ユ
ニットにおいては、集光レンズを通ったレーザ光を光フ
ァイバの端面中心部に正確に集光入射させることが肝要
である。レーザ加工に使用されるような高出力レーザ光
の場合、正確に集光入射しないと、入射効率が低下する
だけでなく、ファイバ端面を焼損するおそれもあるの
で、正確な位置合わせが必要とされる。正確な位置合わ
せは、集光レンズと光ファイバ端面との距離間隔を該レ
ンズの焦点距離にほぼ一致させ、かつ光学レンズと光フ
ァイバの心を合わせる、つまり両者を同一軸心上に配置
することによって達成される。

【０００７】上記したような従来のレーザ入射ユニット
では、ユニット本体１００に対して螺合しているレンズ
保持部１０８を回転させながら光軸方向（Ｚ方向）に移
動させることによって、レンズ保持部１０８内の集光レ
ンズ１０６を光軸方向に移動させ、焦点調整を行ってい
た。しかし、そのようなレンズ保持部１０８の回転に伴
って、集光レンズ１０６の焦点も回転してしまうため、
せっかくリセプタクル１１０側で心合わせの調整を行っ
ても焦点調整の段階で焦点が光ファイバ１０２の端面中
心部からずれてしまい、再度リセプタクル１１０側で心
合わせの調整を行わなければならなかった。

【０００８】また、上記従来のレーザ入射ユニットで
は、焦点調整後にロックリング１１６をユニット本体１
００の他端１００ｂに押し付けてレンズ保持部１０８お
よび集光レンズ１０６の位置を固定するようにしてい
る。しかし、ロックリング１１６からの押圧力は軸方向
に作用するため、レンズ保持部１０８が軸方向に位置ず
れしたり傾くおそれがあり、焦点調整した位置で集光レ
ンズ１０６を正確に固定するのが難しかった。

【０００９】本考案は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、焦点調整を容易かつ正確に行い、心合わせの位
置調整を何度も繰り返さなくて済むようにしたレーザ入
射ユニットを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案の第１のレーザ入射ユニットは、ユニット
本体の一端部に光ファイバの一端部を着脱可能に取付
し、前記ユニット本体の他端側から入ってきたレーザ光
を光学レンズにより集光して前記光ファイバの一端面に
入射せしめるようにしたレーザ入射ユニットにおいて、
前記光ファイバの一端部の取付位置を光軸に垂直な方向
で調整するための光ファイバ位置合わせ調整手段と、内
側面で前記光学レンズを保持し、外側面にネジ部を有
し、前記ユニット本体内に遊嵌される円筒状のレンズ保
持手段と、前記ユニット本体に対して前記レンズ保持手
段を光軸方向にのみ移動可能とする案内手段と、前記レ
ンズ保持手段の外側面のネジ部と螺合するネジ部を有
し、前記ユニット本体に回転可能に取付されるリング状
のレンズ位置調整手段とを具備する構成とした。

【００１１】本考案の第２のレーザ入射ユニットは、上
記第１のレーザ入射ユニットにおいて、前記ユニット本
体の側面に形成されたボルト案内溝と、前記ボルト案内
溝を介して前記レンズ保持体に螺着されるボルトとによ
って前記案内手段が構成されるとともに、前記ボルトを
締めることによって前記レンズ保持体が前記ユニット本
体に圧接固定される構成とした。

【００１２】

【作用】本考案の第１のレーザ入射ユニットにおいて
は、案内手段によってレンズ保持手段の移動方向が光軸
方向に規制されているため、レンズ位置調整手段を回転
させると、レンズ保持手段の外側面のネジ部とレンズ保
持手段のネジ部との相対的な送りによってレンズ保持手
段がユニット本体に対して光軸方向に移動する。この移
動の向きはレンズ位置調整手段の回転方向によって決ま
る。このようにして光学レンズの焦点位置の調整が行わ
れるとき、レンズ保持手段および光学レンズは回転する
ことなく光軸方向に移動するので、光学レンズの焦点は
回転することなく一定の光軸（直線）上を移動する。

【００１３】本考案の第２のレーザ入射ユニットにおい
ては、レンズ保持手段に螺着されるボルトが焦点調整を
行うときは案内手段として機能し、レンズ保持手段ない
し光学レンズの位置決め固定するときはレンズ保持手段
として機能する。

【００１４】

【実施例】以下、図１〜図３を参照して本考案の実施例
を説明する。図１は、本考案の一実施例によるレーザ入
射ユニットの構成を示す縦断面図、図２はこのユニット
を一端側から見た側面図、図３はこのユニットに設けら
れる支持リングの構成を示す平面図である。

【００１５】この実施例のレーザ入射ユニットは、ユニ
ット本体１０と、このユニット本体１０の一端部（図１
では左端部）に光ファイバ１２の一端部を取付する光フ
ァイバ取付部１４と、ユニット本体１０の他端側（図１
では右端部）より入ってきたレーザ光ＬＢを光ファイバ
１２の一端面に集光するための集光レンズ１６を保持す
る円筒状のレンズ保持部１８とから構成されている。レ
ーザ光ＬＢは、たとえばレーザ発振器（図示せず）より
出射され、光学系（図示せず）を通って空中を伝搬して
きたものである。

【００１６】光ファイバ取付部１４の中央部には、光フ
ァイバ１２の一端部を受けるためのリセプタクル２０が
設けられている。このリセプタクル２０の外側面にはＸ
方向の位置調整ネジ２２およびコイルバネ２４のそれぞ
れの先端部が相対向して当接するとともに、Ｙ方向の位
置調整ネジ２６およびコイルバネ（図示せず）のそれぞ
れの先端部も相対向して当接している。Ｘ方向のコイル
バネ２４およびＹ方向のコイルバネのバネ圧は、ユニッ
ト本体１０の側面に固着されたナット２１，２３に螺着
しているネジ２５，２７によって調整される。Ｘ方向位
置調整ネジ２２およびＹ方向位置調整ネジ２６のそれぞ
れのツマミ（頭部）を回転操作することで、ＸＹ方向に
おけるリセプタクル２０の位置を調整し、ひいてはＸＹ
方向における光ファイバ１２の端面の位置合わせを行え
るようになっている。

【００１７】集光レンズ１６は、レンズ保持部１８の内
壁面の中間部で突起２８とストッパリング３０間に挟着
保持されている。レンズ保持部１８は、ユニット本体１
０の中間部から他端部にかけて延在する円筒部１０ａの
内側に遊嵌されている。レンズ保持部１８の突起２８よ
りユニット中央寄りの側面には、後述するボルト３４が
螺着するためのネジ孔１８ａが設けられている。また、
レンズ保持部１８の外壁面には中間部から他端部にかけ
てネジ山１８ｂが形成されている。

【００１８】ユニット本体１０の円筒部１０ａには、光
軸と平行に延在する案内溝３２が形成されており、この
案内溝３２を介してボルト３４がレンズ保持部１８のネ
ジ孔１８ａに螺着している。案内溝３２は、ボルト３４
の軸部と遊嵌する溝幅の狭い溝部３２ａとボルト３４の
頭部と遊嵌する溝幅の広い溝部３２ｂとからなってい
る。このように、レンズ保持部１８に螺着したボルト３
４がユニット本体１０の案内溝３２によって光軸と平行
な方向にしか移動できないようになっている。これによ
り、ユニット本体１０に対してレンズ保持部１８は円周
方向に移動できず光軸方向にのみ移動できるようになっ
ている。

【００１９】ユニット本体１０の他端部（右端部）には
円周方向に段部３６と突起部３８が設けられ、この段部
３６と突起部３８とで画成される円周方向の溝部または
凹部に支持リング４０が回転可能に外嵌されている。こ
の外嵌を可能にするため、支持リング４０は図３に示す
ように２分割されている。この支持リング４０に外側か
ら位置調整リング４２が複数本たとえば４本のネジ４４
によって固着され、位置調整リング４２と支持リング４
０は一体に回転できるようになっている。位置調整リン
グ４２の内周面にはネジ山４２ａが切られており、この
ネジ山４２ａはレンズ保持部１８の外周面のネジ山１８
ａに螺合している。

【００２０】上記のように、ボルト３４と案内溝３２に
よってレンズ保持部１８の移動方向が光軸方向に規制さ
れているため、位置調整リング４２を回転させると、レ
ンズ保持部１８がユニット本体１０に対して光軸方向に
移動するようになっている。このレンズ保持部１８の移
動の向きは位置調整リング４２の回転方向によって決ま
る。たとえば、位置調整リング４２を時計方向に回転さ
せるとレンズ保持部１８はユニット一端側（右側）へ移
動し、位置調整リング４２を反時計方向に回転させると
レンズ保持部１８はユニット他端側（左側）へ移動する
ようになっている。

【００２１】このように、位置調整リング４２を回すこ
とによって、レンズ保持部１８を光軸方向（Ｚ方向）に
移動させ、集光レンズ１６の焦点を光ファイバ１２の端
面に合わせることができる。この焦点調整において、集
光レンズ１６は回転することなく光軸方向に移動するの
で、集光レンズ１６の焦点は回転することなく一定の光
軸（直線）上を移動する。したがって、光ファイバ１４
の心合わせ後に、焦点調整を行っても、焦点が光ファイ
バ１４の端面中心部からずれることはない。

【００２２】なお、焦点調整を行うときは、レンズ保持
部１８がユニット本体１０に対して光軸方向に摺動でき
るように、ボルト３４を緩めておく。そして、レンズ保
持部１８および集光レンズ１６を焦点調整した位置で固
定するときに、ボルト３４を締め付ける。そうすると、
ボルト３４の締結力によってレンズ保持部１８がユニッ
ト本体１０に圧接固着され、移動できなくなる。このよ
うに、本レーザ入射ユニットでは、レンズ保持部１８を
ユニット本体１０に対して光軸と垂直な方向に圧接して
固定するため、レンズ保持部１８および集光レンズ１６
が位置ずれしたり傾いたりすることがない。また、ボル
ト３４がレンズ保持部１８の回転防止だけでなくレンズ
保持部１８の固定にも機能するので、部品が少なくて済
み、構成が簡素化されている。

【００２３】上述した実施例では、レンズ保持部１８に
取付されたボルト３４とユニット本体１０に設けられた
案内溝３２とによって本考案の案内手段を構成したが、
たとえばレンズ保持部１８の外側面に光軸と平行な突条
を円周方向に１本または複数本設けるとともにユニット
本体１０の内側面にそれらの突条と遊嵌する案内溝を設
けることによっても本考案の案内手段を構成することが
可能である。また、光ファイバ位置合わせ調整手段とし
ては、上記のリセタプル２０、Ｘ方向位置調整ネジ２２
およびＹ方向位置調整ネジ２６等からなる構成に限るも
のではなく、従来周知の任意の調整機構を用いることが
可能である。

【００２４】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の第１のレ
ーザ入射ユニットによれば、案内手段によってレンズ保
持手段の移動方向を光軸方向に規制し、レンズ位置調整
手段によってレンズ保持手段をユニット本体に対して光
軸方向にのみ移動させるようにしたので、光学レンズの
焦点が回転することがなく、容易かつ正確に焦点調整を
行うことができる。したがって、焦点調整の最中に焦点
が光ファイバの端面中心部からずれることがないので、
光ファイバの心合わせを何度も繰り返す必要がなくな
る。また、本考案の第２のレーザ入射ユニットによれ
ば、ボルトを案内手段とレンズ位置固定手段とに兼用さ
せるようにしたので、部品点数の少ない簡易なユニット
構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるレーザ入射ユニットの
構成を示す縦断面図である。

【図２】実施例のレーザ入射ユニットにおける光ファイ
バ位置合わせ調整部の外観構造を示す側面図である。

【図３】実施例のレーザ入射ユニットにおける支持リン
グの構造を示す平面図である。

【図４】従来のレーザ入射ユニットの構成を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ ユニット本体 １２ 光ファイバ １４ 光ファイバ取付部 １６ 集光レンズ １８ レンズ保持部 ２０ リセプタクル ２２ Ｘ方向位置調整ネジ ２４ Ｙ方向位置調整ネジ ３２ 案内溝 ３４ ボルト ４０ 支持リング ４２ 位置調整リング

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユニット本体の一端部に光ファイバの一
   端部を着脱可能に取付し、前記ユニット本体の他端側か
   ら入ってきたレーザ光を光学レンズにより集光して前記
   光ファイバの一端面に入射せしめるようにしたレーザ入
   射ユニットにおいて、 前記光ファイバの一端部の取付位置を光軸に垂直な方向
   で調整するための光ファイバ位置合わせ調整手段と、 内側面で前記光学レンズを保持し、外側面にネジ部を有
   し、前記ユニット本体内に遊嵌される円筒状のレンズ保
   持手段と、 前記ユニット本体に対して前記レンズ保持手段を光軸方
   向にのみ移動可能とする案内手段と、 前記レンズ保持手段の外側面のネジ部と螺合するネジ部
   を有し、前記ユニット本体に回転可能に取付されるリン
   グ状のレンズ位置調整手段と、 を具備したことを特徴とするレーザ入射ユニット。
2. 【請求項２】 前記ユニット本体の側面に形成されたボ
   ルト案内溝と、前記ボルト案内溝を介して前記レンズ保
   持体に螺着されるボルトとによって前記案内手段が構成
   されるとともに、前記ボルトを締めることによって前記
   レンズ保持体が前記ユニット本体に圧接固定されるよう
   に構成したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ入
   射ユニット。