JP3248771B2 - レンズホルダ - Google Patents

レンズホルダ

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JP3248771B2
JP3248771B2 JP08367393A JP8367393A JP3248771B2 JP 3248771 B2 JP3248771 B2 JP 3248771B2 JP 08367393 A JP08367393 A JP 08367393A JP 8367393 A JP8367393 A JP 8367393A JP 3248771 B2 JP3248771 B2 JP 3248771B2
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JP
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lens
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air supply
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正幸 長堀
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Tanaka Manufacturing Co Ltd
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズホルダに係り、
特に、レーザ加工機の加工ヘッド等の産業用機器に用い
て好適なレンズホルダに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、レーザ加工機の加工ヘッドに装
備されるレンズホルダにあっては、加工レーザを集光す
る集光レンズの周囲をレンズホルダで覆って、塵の付着
等で集光レンズのレーザの吸収率が増加することを防止
して、加工性能を維持するようにしている。図3に示す
ように、前記レーザ加工機のレンズホルダ1の例として
は、一側の端部に集光レンズ2が固定され、かつ他側の
端部が開口する円筒状であって、レーザ加工機に略垂直
に設けられているものがある。該レンズホルダ1の前記
集光レンズ2と反対側の端部は、レーザの入射口3であ
って、前記集光レンズ2と同一の軸線上に開口してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなレンズホルダ1の場合、レーザ加工の際にレンズ
下面にスパッタ等の付着があるほか、前記入射口3から
ヒューム等が侵入して集光レンズ2上に堆積して、前記
レーザの吸収率が増加して加工性能の低下の原因となっ
ていた。特に、2kW以上の大出力のレーザ加工機の場
合には、前記レーザの吸収率の上昇が顕著になり、加工
性能の低下が大きくなる。前記集光レンズ2下面へのス
パッタの付着については、種々の防止方法や除去方法が
開発されているが、集光レンズ2上に堆積したヒューム
等については具体的対処が殆ど開発されていないため有
効な対策が求められていた。
【0004】一方、集光レンズ2は、前記レーザの吸収
率が上昇するとレーザのエネルギで発熱して、熱歪が生
じることが懸念される。また、前記熱歪に鑑みて、集光
レンズ2を、耐熱性が高い高価な材料で形成した場合で
あっても、寿命が短く、レーザ加工のコスト上昇の原因
となっていた。加えて、集光レンズ2は、集光精度の確
保等に鑑みて取り付けに手間がかかるが、寿命が短けれ
ばレンズの交換回数が多くなる上、取り付けミスが生じ
る可能性が高くなり、製品の歩留まりが低下することが
懸念されている。前記問題に鑑みて、レンズホルダ1の
周囲に水管等を配設して集光レンズ2の加熱を防ぐ等の
対策も提案されているが、冷却が間接的で、満足な冷却
効果を発揮していない。
【0005】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、内部への送気を開口部から排気することにより、
集光レンズの上部への塵埃を防止してレンズの光線の吸
収率の増加を抑さえるとともに、集光レンズの加熱を防
止して寿命を延長することができるレンズホルダを提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のレンズホルダで
は、中空に形成されたホルダ本体と、このホルダ本体に
形成されて内部に気体を送気する送気部と、前記ホルダ
本体に形成されて内部に光線を入射せしめる入射口と、
前記ホルダ本体に形成されて該入射口から入射された光
線を発射するレンズ口と、該レンズ口に取り付けられて
前記入射口から入射してきた光線を集光する集光レンズ
とを具備してなり、前記ホルダ本体は、その内部が前記
送気部から送気された気体によって外部より高圧とさ
れ、かつ送気された気体を前記入射口から排気する構成
とすること、ならびに、前記請求項1記載のレンズホル
ダであって、前記送気部は下方の集光レンズに向けて送
気する構成であり、この送気部から送気された気体が集
光レンズに接した後、前記入射口に向かい、該入射口か
ら排気される気流を形成するようになっていることを前
記課題の解決手段とした。
【0007】
【作用】請求項1記載のレンズホルダによれば、送気部
から内部に送気された気体で高圧にされ、送気された気
体は、前記入射口から排気されるので、排気とともに塵
埃を外部に排出するとともに、内部への塵埃の侵入を防
止する。請求項2記載のレンズホルダによれば、送気部
から送気された気体が集光レンズに接した後、入射口か
ら排気される気流を内部に形成することにより、集光レ
ンズを空冷する。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図1及び図2を参
照して説明する。図中符号10はレンズホルダ、11は
送気口である。なお、図中、前記図3と同一の構成部分
には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
【0009】前記レンズホルダ10は、側面に内外に連
通する送気口11が複数形成されてなる円筒状のホルダ
本体12と、ホルダ本体12の一側の端部に密閉状態に
固定した前記集光レンズ2と、前記送気口11の位置で
集光レンズ2の上部に周方向に沿って設けられたエア供
給リング13と、エア供給リング13の下方で集光レン
ズ2の下部に周方向沿って設けられた水冷リング14と
で構成されている。
【0010】前記送気口11は、前記集光レンズ2のや
や上方に複数開口している。各送気口11は、前記エア
供給リング13と接続されて、外部からエア供給リング
13に供給される空気をホルダ本体12内部に噴出する
ようになっている。前記ホルダ本体12は、集光レンズ
2の下方として略垂直に設けられている。前記ホルダ本
体12の集光レンズ2と反対の側に位置する端部には、
前記入射口3が開口されている。入射口3は、ホルダ本
体12が略垂直に配設されれば、上方に開口するもので
ある。
【0011】前記エア供給リング13は、ホルダ本体1
2の下部に固定された環状の中空管であって、外部の空
気供給装置から送り込まれる空気を各送気口11に送気
するようになっている。なお、エア供給リング13と各
送気口11との間は、ホルダ本体12に穿設した通気管
15を介して接続されている。前記通気管15は、それ
ぞれ集光レンズ2の中央部(やや下方)に向けて形成さ
れている。前記水冷リング14は、ホルダ本体12の下
部に固定された環状の中空管であって、外部の水供給装
置から送り込まれる水が内部を貫流した後、再び外部に
排出されるようになっている。
【0012】以下、本実施例の作用及び効果を説明す
る。前記レンズホルダ10は、エア供給リング13に空
気を所定の流速で送り込めば、送り込んだ空気が送気口
11から集光レンズ2に向けて噴射される。噴射された
空気は、集光レンズ2に向かった後、入射口3に向かっ
て移動するので、送気口11から集光レンズ2上面を経
て入射口3に至る気流を形成する。したがって、前記レ
ンズホルダ10は、送気口11から噴出した空気が集光
レンズ2に接した際に集光レンズ2の熱を奪って集光レ
ンズ2を冷却するとともに、入射口3から外方への空気
流が形成されるので、入射口3からホルダ本体12内へ
のヒューム等の侵入を防止する。その結果、レンズホル
ダ10は、入射口3からの集光レンズ2上面へのヒュー
ム等の堆積が防止され、集光レンズ2のレーザの吸収率
の上昇が防がれるので、集光レンズ2の加熱を防止して
熱歪を防ぎかつ集光レンズ2の寿命を延長するととも
に、安価で集光レンズ2のレーザの吸収率の増加を防止
することができる。
【0013】前記集光レンズ2は、例えば、1週間以内
の短寿命のものでも、1年以上の使用が可能となった。
したがって、特に出力の大きいレーザ加工機にあっては
高価な集光レンズ2を使用しているので、集光レンズ2
の寿命が伸びれば、経済効果も大きい上、交換回数が減
少して、集光レンズ2の取り付けミス等による不良品の
発生を抑さえて、製品の歩留まりも向上する。なお、集
光レンズ2の冷却は、前記送気口11からの噴出空気に
加えて前記エア供給リング13による水冷も複合的に作
用している。
【0014】なお、前記ホルダ本体12は、入射口3か
らの排気が十分な流速が確保されるものであれば、集光
レンズ2と入射口3とが同一軸線上に無い形状のもので
あってもよい。その場合、前記実施例と同様の効果を獲
得することができる。加えて、前記理由から、ホルダ本
体12は、側部や、集光レンズ2が嵌め込まれている図
中符号16のレンズ口と集光レンズ2との間等に排気可
能な開口部がある形状であっても、入射口3からの排気
が十分な流速が確保されかつ他の開口部からの塵埃の侵
入を防止可能なものであれば、前記実施例が奏する効果
を有する。また、前記実施例では、送気口11からホル
ダ本体12内に空気を送気したが、送気する気体は不活
性ガス等であってもよい。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレンズホ
ルダによれば、中空に形成されたホルダ本体と、このホ
ルダ本体に形成されて内部に気体を送気する送気部と、
前記ホルダ本体に形成されて内部に光線を入射せしめる
入射口と、前記ホルダ本体に形成されて該入射口から入
射された光線を外部に発射するレンズ口と、該レンズ口
に取り付けられて前記入射口から入射してきた光線を集
光する集光レンズとを具備してなり、前記ホルダ本体
は、その内部が前記送気部から送気された気体によって
外部より高圧とされ、かつ送気された気体を排気可能な
構成とすること、ならびに、前記請求項1記載のレンズ
ホルダであって、前記送気部は前記集光レンズに向けて
送気する構成であることを特徴とするから、送気口から
噴出した空気が集光レンズに接した際に集光レンズの熱
を奪って集光レンズを冷却して熱歪を防ぎかつ集光レン
ズの寿命を延長するとともに、入射口から外方への空気
流が形成されるので、入射口からホルダ本体内へのヒュ
ーム等の侵入を防止して集光レンズのレーザの吸収率の
増加を防止することができるといった優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す正断面図である。
【図2】前記図1におけるホルダ本体内部に形成される
空気流を示す断面略図である。
【図3】従来例を示す正断面図である。
【符号の説明】
2 集光レンズ 10 レンズホルダ 11 送気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/02 - 7/105 B23K 26/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空に形成されたホルダ本体と、このホ
    ルダ本体に形成されて内部に気体を送気する送気部と、
    前記ホルダ本体に形成されて内部に光線を入射せしめる
    入射口と、前記ホルダ本体に形成されて該入射口から入
    射された光線を発射するレンズ口と、該レンズ口に取り
    付けられて前記入射口から入射してきた光線を集光する
    集光レンズとを具備してなり、前記ホルダ本体は、その
    内部が前記送気部から送気された気体によって外部より
    高圧とされ、かつ送気された気体を前記入射口から排気
    する構成とすることを特徴とするレンズホルダ。
  2. 【請求項2】 前記請求項1記載のレンズホルダであっ
    て、前記送気部は下方の集光レンズに向けて送気する構
    成であり、この送気部から送気された気体が集光レンズ
    に接した後、前記入射口に向かい、該入射口から排気さ
    れる気流を形成するようになっていることを特徴とする
    レンズホルダ。
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