JP2586353Y2

JP2586353Y2 - レーザ出射ユニット

Info

Publication number: JP2586353Y2
Application number: JP1991058881U
Authority: JP
Inventors: ▲高▼弘内田; 隆司宮崎
Original assignee: Amada Miyachi Co Ltd
Current assignee: Amada Miyachi Co Ltd
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2006-07-01
Also published as: JPH055283U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバより受けた
レーザ光を被加工物等に向けて出射するレーザ出射ユニ
ットに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ出射ユニットは、レーザ発振器か
ら離れた所でレーザ加工を行うためのユニットで、基本
的には、光ファイバの一端部を取付するためのレセプタ
クル部と、光ファイバの端面より放射状に入射したレー
ザ光を平行光にするためのコリメータレンズと、その平
行光にされたレーザ光を集光するための集光レンズとで
構成される。

【０００３】図２は、この種レーザ出射ユニットの代表
的な従来例の構成を示す。この図において、ユニット取
付板１００は、ロボット等のユニット支持手段（図示せ
ず）に取付固定される。このユニット取付板１００の外
側面には、光ファイバ１３０の一端部を受けるためのレ
セプタクル１０２が固着される。ユニット取付板１００
の内側面には、ボルト１０４により支持板１０６を介し
て支持筒１０８が固着される。この支持筒１０８に筒状
のレンズ保持部１１０の基端部が遊嵌され、このレンズ
保持部１１０の先端部内側にコリメータレンズ１１２と
集光レンズ１１４とが設けられる。１１１，１１３は両
レンズ１１２，１１４を固定するためのストッパ・リン
グである。

【０００４】レンズ保持部１１０の基端部の外周面には
ネジ１１０ａが切られ、このネジ１１０ａにフォーカス
リング１１６およびロック・リング１１８が螺合してい
る。フォーカスリング１１６の基端部は支持筒１０８の
凹部１０８ａに係合し、回転可能ではあるが、光軸方向
には移動できないようになっている。これにより、フォ
ーカスリング１１６を回すと、レンズ保持部１１０が光
軸方向に移動し、これによって両レンズ１１２，１１４
が同方向に移動するようになっている。

【０００５】レンズ保持部１１０の先端部はＬ字状に外
側へ延長して大径部１１０ｂを形成し、この大径部１１
０ｂの内側にノズル１２０の基端部が遊嵌する。そし
て、このノズル基端部のＶ溝１２０ａにたとえば４本の
ノズル軸調整ネジ１２２の先端が四方から圧接する。こ
れにより、各ノズル軸調整ネジ１２２間の締め付け具合
を調整することで、ノズル孔１２０ｂを光軸上に位置合
わせし、ノズル１２０をレンズ保持部１１０に取付固定
することができる。ノズル１２０の内側には保護ガラス
１２４がＯリング１２６とストッパ・リング１２８間に
挟着保持される。

【０００６】レセプタクル１０２には光ファイバ１３０
の一端部がプラグ１３２を介して着脱可能に取付され
る。このプラグ１３２は、プラグ本体１３４と、このプ
ラグ本体１３４の中心に軸方向に挿着され、光ファイバ
１３０の一端部を包む銅管（支持管）１３６と、プラグ
本体１３４に回転可能に嵌着され、レセプタクル１０２
の外周面のネジ部１０２ａに螺合するコネクタ部１３８
とを有する。銅管１３６をレセプタクル１０２の筒の中
に挿入し、コネクタ部１３８を所定方向（たとえば時計
回り）に回すと、プラグ１３２がレセプタクル１０２に
ねじこまれ、光ファイバ１０２の端部がレセプタクル１
０２の内奥まで入る。

【０００７】このようにしてレセプタクル１０２に取付
固定された光ファイバ１０２の端面より放射状に入射し
たレーザ光ＬＢは、コリメータレンズ１１２で平行光に
されたのち集光レンズ１１４により集光され、保護ガラ
ス１２４を通って、ノズル孔１２０ｂより出射される。

【０００８】なお、ノズル１２０の側部にはガス導入口
１２０ｃが穿孔され、このガス導入口１２０ｃにガス管
（図示せず）を受けるための継手１２２が着脱可能に取
り付けられる。この継手１２２およびガス導入口１２０
ｃを介してノズル１２０内に供給されたアシストガス
は、ノズル孔１２０ｂより噴射される。レーザ光の照射
位置（加工点）にアシストガスが噴き付けられること
で、被加工物の酸化・溶融が促進され、切断等のレーザ
加工が容易になる。このように、ノズル１２０のノズル
孔１２０ｂは、レーザ光ＬＢを出射するためのレーザ出
射口と、アシストガスを噴射するためのガス噴射口とを
兼ねている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】上記従来のレーザ出射
ユニットでは、プラグ１３２をレセプタクル１０２にね
じこんで光ファイバ１３０の一端部をレセプタクル１０
２に取付する際に、光ファイバ１３０の端面がレセプタ
クル１０２の内奥のどの位置（深さ）まで達するのかわ
からなかった。すなわち、光ファイバ１３０の端面を一
定位置に位置決めすることができなかった。

【００１０】したがって、コリメータレンズ１１２から
集光レンズ１１４に入射するレーザ光ＬＢを正確な平行
光とするには、光ファイバ１３０の端面とコリメータレ
ンズ１１２間の距離がレンズ１１２の焦点距離に等しく
なるよう、フォーカスリング１１６を回してコリメータ
レンズ１１２の位置を調整しなければならず、面倒であ
った。また、一度調整しても、たとえば光ファイバ１３
０の端面研磨等のために光ファイバ１３０を取外し、ま
た付け直すときは、改めて焦点合わせ調整を行わなくて
はならなかった。

【００１１】本考案は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、光ファイバの取付時に光ファイバ端面の位置決
めを容易にし、焦点合わせ等の調整を不要ないし容易に
するレーザ出射ユニットを提供することを目的とする。

【００１２】

【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、本発明の第１のレーザ出射ユニットは、ユニット
基端部に光ファイバの一端部を着脱可能に取付し、前記
ファイバの端面より入射したレーザ光を集光してユニッ
ト先端部より出射するレーザ出射ユニットにおいて、外
周面にネジ部が形成された円筒部を有し、前記ユニット
基端部に固着されるレセプタクルと、前記光ファイバの
端部を包むようにして支持し、前記レセプタクルの筒内
に挿入される支持管と、中心部に軸方面の貫通孔を有
し、前記貫通孔に前記支持管を挿着して保持するプラグ
本体と、前記プラグ本体に軸方向の移動を規制されて回
転可能に取付されるとともに前記レセプタクルのネジ部
に螺合し、回転操作されることにより前記レセプタクル
に対して前記プラグ本体、前記支持管および前記光ファ
イバの端部を一体的に軸方向に直進移動させるコネクタ
部とを有するプラグを取り付けた前記光ファイバの端面
を位置決めするために、前記レセプタクルの内奥に固定
して配置され、前記支持管の端面を所定位置で受けるス
トッパ部材とを具備する構成とした。

【００１３】また、本発明の第２のレーザ出射ユニット
は、上記第１のレーザ出射ユニットにおいて、前記スト
ッパ部材が、前記レセプタクルに内側から所定の深さま
で嵌入する小径筒部を有し、前記小径筒部の端面で前記
支持管の端面を受ける構成とした。

【００１４】

【作用】光ファイバの端部を保持する支持管をレセプタ
クルの筒内に挿入した状態で、プラグのコネクタ部を所
定の方向に回すと、プラグのプラグ本体、支持管および
光ファイバの端部がレセプタクルの内奧に向かって一体
的に前進する。そして所定の位置で支持管の端面がスト
ッパ部材に当接し、それ以上奥へ入らないために、コネ
クタ部が回らなくなる。この状態になったなら、コネク
タ部の回転操作を止め、取付を終了する。支持管の端面
と光ファイバの端面とは一定の位置関係にあり、たとえ
ば同一面内にある。したがって支持管の端面がストッパ
手段に位置決めされることにより、光ファイバの端面も
一定位置に位置決めされる。これにより、ユニット内で
光ファイバからの光が常に一定位置から入射するので入
射光に対する光学レンズの焦点合わせが不要となる。

【００１５】

【実施例】図１は本考案の一実施例によるレーザ出射ユ
ニットの構成を示す縦断面図である。このレーザ出射ユ
ニットにおいて、ユニット取付板１０は、ロボット等の
ユニット支持手段（図示せず）に取付固定される。

【００１６】ユニット取付板１０の中心部に支持筒１３
が固着され、この支持筒１３の一端部（ユニット基端側
端部）にレセプタクル１２が冠着される。レセプタクル
１２は、ボルト（図示せず）により支持筒１３に固定さ
れる。支持筒１３は、レセプタクル１２の筒部に所定の
深さまで嵌入する小径筒部１３ａを有している。本実施
例では、この小径筒部１３ａの端面が、光ファイバ端面
を位置決めするためのストッパ手段を構成する。

【００１７】レセプタクル１２の外周面にはネジ１２ａ
が切られ、このネジ部１２ａにプラグ８０が螺着される
ようになっている。プラグ８０は、プラグ本体８２と、
このプラグ本体８２の中心に軸方向に挿着され、光ファ
イバ７０の一端部を包む銅管（支持管）８４と、プラグ
本体８２に軸方向の移動を規制されつつ回転可能に嵌着
され、かつレセプタクル１２のネジ部１２ａに螺合する
コネクタ部８６とを有する。

【００１８】かかる構成によれば、プラグ８０の銅管８
４をレセプタクル１２の筒内に挿入し、プラグ８０のコ
ネクタ部８６を所定方向（たとえば時計回り）に回す
と、プラグ８０のプラグ本体８２、銅管８４および光フ
ァイバ７０の端部がレセプタクル１２の内奥に向かって
一体的に前進する。そして、所定の位置で銅管８４の端
面が小径筒部１３ａの端面に当接すると、それ以上奥へ
入らないため、コネクタ部８６が回らなくなる。この状
態になったなら、コネクタ部８６の回転操作を止め、取
付を終了する。このようにして光ファイバ７０がレセプ
タクル１２に取付されると、光ファイバ７０の端面は支
持筒１３の小径筒部１３ａの端面位置に位置決めされ
る。

【００１９】したがって、たとえば端面研磨等のために
光ファイバ７０を取外し、修理後に取付し直す場合で
も、銅管８４の端面が支持筒１３の小径筒部１３ａの端
面に当接するまで、プラグ８０をレセプタクル１２にね
じこむことで、光ファイバ７０の端面を容易に位置決め
することができる。なお、光ファイバの端面研磨におい
ては、銅管８４の端面も光ファイバ７０の端面と一緒に
研磨されるので、研磨後においても銅管８４の端面と光
ファイバ７０の端面とは同一面内にある。

【００２０】ユニット取付板１０の内側面には、支持板
１４を介して筒状の第１のレンズ保持部１６が、たとえ
ば１２０度間隔で３個のボルト１８によって固定され
る。この第１のレンズ保持部１６の先端部の内側には、
コリメータレンズ２０が突起２２とストッパ・リング２
４間に挟着保持される。このコリメータレンズ２０の配
設位置は、このレンズ２０と支持筒１３の小径筒部１３
ａの端面との間の光軸上の距離がレンズ２０の焦点距離
に等しくなるような位置に選ばれる。

【００２１】この第１のレンズ保持部１６の外側に筒状
の第２のレンズ保持部２６が遊嵌される。この第２のレ
ンズ保持部２６の先端部の内側には、集光レンズ２８が
ストッパ・リング３０と突起３２間に挟着保持されると
ともに、保護ガラス３４がＯリング３６とレンズ押さえ
蓋３８間に挟着されるようにして取り付けられる。ガラ
ス押さえ蓋３８は、第２のレンズ保持部２６の先端部の
外周面に形成されたネジ２６ａに螺着されている。これ
により、レンズ押さえ蓋３８を外すことで、保護ガラス
３４が随時交換できるようになっている。

【００２２】第２のレンズ保持部２６の基端部の外周面
にはネジ２６ａが切られ、このネジ２６ａに調整リング
４２およびロック・リング４４が螺合している。調整リ
ング４２の基端部は第１のレンズ保持部１６の凹部１６
ａに係合し、回転可能ではあるが、光軸方向には移動で
きないようになっている。これにより、調整リング４２
を回すと、第２のレンズ保持部２６が第１のレンズ保持
部１６に対して光軸方向に摺動し、これによってコリメ
ータレンズ２０が固定されたまま集光レンズ２８が同方
向に移動（前進または後退）するようになっている。

【００２３】第２のレンズ保持部２６の中間部の外側に
は、断面Ｌ字形のジョイント部４６が遊嵌される。この
ジョイント部４６は、その水平部にて９０度間隔で４つ
のボルト４８により、第１のレンズ保持部１６の中間部
に固着されている。第２のレンズ保持部２６の中間部に
は、それらのボルト４８を通すための開口２６ａが形成
されている。５０は、各ボルト４８の締め付け具合を規
定するためのカラーである。

【００２４】ジョイント部４６には、たとえば１２０度
間隔でボルト５２により中間リング５４が固着される。
そして、この中間リング５４に、たとえば１２０度間隔
でボルト５６によりノズル５８が固着される。ジョイン
ト部４６に対する中間リング５４の取付固定に際して
は、ボルト５２を緩めた状態で、Ｘ方向位置合わせ調整
ネジ６０およびそれと直角な位置に設けられたＹ方向位
置合わせ調整ネジ（図示せず）により、ノズル５８のノ
ズル孔（開口）５８ｂを光軸上に位置合わせするための
調整が行われる。ジョイント部４６には、ボルト５２の
シフトを可能とするために大きなボルト通し穴４６ａが
形成されている。

【００２５】このように、本レーザ出射ユニットでは、
一度ノズル孔５８ｂの位置合わせを行ってからジョイン
ト部４６に中間リング５４を取付固定すると、後に保護
ガラス３４の交換等のためノズル５８を中間リング５４
から外し、付け直しても、常にノズル５８が同一の取付
位置に戻されるため、ノズル孔５８ａの位置合わせを再
度行う必要はない。

【００２６】中間リング５４の内周面には、アシストガ
スを円周方向に引き入れるための溝５４ａが形成されて
いる。アシストガスは、この溝５４ａから第２のレンズ
保持部２６とノズル５８との隙間６２を抜け、ノズル孔
５８ａより噴射される。

【００２７】本レーザ出射ユニットにおいて、所定位置
に位置決めされた光ファイバ７０の端面より放射状に入
射したレーザ光ＬＢは、入射位置から一定距離（焦点距
離）に位置するコリメータレンズ２０に入射してそこで
平行光となり、次に第２のレンズ保持部２６に保持され
た集光レンズ２８に入射してこのレンズ２８により集光
され、ノズル孔５８ｂより出射される。この出射された
レーザ光ＬＢのビーム径を変えるには、調整リング４２
を回して、第２のレンズ保持部２６および集光レンズ２
８を光軸方向に移動（前進または後退）させる。

【００２８】このように、本レーザ出射ユニットでは、
光ファイバ７０の端面が所定位置に位置決めされるの
で、コリメータレンズ２０を一定位置に固定し、集光レ
ンズ２８のみを可動としている。そして、ユニット取付
板１０に固定された第１のレンズ保持部１６にノズル２
８を取付することにより、集光レンズ２８が光軸方向に
移動しても、ノズル５８は同方向に移動しないようにし
て、ユニットの全長が変わらないようにした。したがっ
て、出射レーザ光のスポットを調整するため、調整リン
グ４２を回して集光レンズ２８を前進させても、その後
にロボットが本ユニットを加工点位置付近の設定位置ま
で搬送した際、当該被加工物にノズル５８の先端が衝突
するようなおそれはない。

【００２９】なお、上述したレーザ出射ユニットではノ
ズル孔５８からレーザ光ＬＢと一緒にアシストガスを出
すようにした。しかし、アシストガスを噴射せずにレー
ザ光を出射するだけのレーザ出射ユニットでも、被加工
物からのスプラッシュ等から保護レンズを出来るだけ保
護するためのカバーとしてユニット先端部にノズルを備
えることも可能である。

【００３０】

【考案の効果】以上説明したように、本考案のレーザ出
射ユニットによれば、ユニット基端部でプラグ（プラグ
本体、支持管、コネクタ部材）を介して光ファイバの一
端部を受けるレセプタクルの内奥にストッパ部材を設
け、このストッパ部材によって、支持管の端面を位置決
めし、ひいては光ファイバの端面を位置決めするように
したので、光ファイバの取付時に光ファイバの端面と光
学レンズとの間の焦点合わせの調整が不要となる。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】従来の代表的なレーザ出射ユニットの構成を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１２レセプタクル１３支持筒１３ａ小径筒部（ストッパ手段）１６第１のレンズ保持部２０コリメータレンズ２６第１のレンズ保持部２８集光レンズ４２調整リング７０光ファイバ８０プラグ８２プラグ本体８４銅管（支持管）８６コネクタ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 26/06 B23K 26/08

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ユニット基端部に光ファイバの一端部を
着脱可能に取付し、前記光ファイバの端面より入射した
レーザ光を集光してユニット先端部より出射するレーザ
出射ユニットにおいて、外周面にネジ部が形成された円筒部を有し、前記ユニッ
ト基端部に固着されるレセプタクルと、前記光ファイバの端部を包むようにして支持し、前記レ
セプタクルの筒内に挿入される支持管と、中心部に軸方
向の貫通孔を有し、前記貫通孔に前記支持管を挿着して
保持するプラグ本体と、前記プラグ本体に軸方向の移動
を規制されて回転可能に取付されるとともに前記レセプ
タクルのネジ部に螺合し、回転操作されることにより前
記レセプタクルに対して前記プラグ本体、前記支持管お
よび前記光ファイバの端部を一体的に軸方向に直進移動
させるコネクタ部とを有するプラグを取り付けた前記光
ファイバの端面を位置決めするために、前記レセプタク
ルの内奧に固定して配置され、前記支持管の端面を所定
位置で受けるストッパ部材とを具備することを特徴とす
るレーザ出射ユニット。
【請求項２】前記ストッパ部材が、前記レセプタクル
に内側から所定の深さまで嵌入する小径筒部を有し、前
記小径筒部の端面で前記支持管の端面を受けることを特
徴とする請求項１に記載のレーザ出射ユニット。