JP3291997B2 - 光加熱用集光装置 - Google Patents
光加熱用集光装置Info
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- JP3291997B2 JP3291997B2 JP24287595A JP24287595A JP3291997B2 JP 3291997 B2 JP3291997 B2 JP 3291997B2 JP 24287595 A JP24287595 A JP 24287595A JP 24287595 A JP24287595 A JP 24287595A JP 3291997 B2 JP3291997 B2 JP 3291997B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明ははんだ付け用の加熱，細
径ポリウレタン線の皮膜除去または合成樹脂の加熱加工
などに用いられる光加熱用集光装置に関するものであ
る。
径ポリウレタン線の皮膜除去または合成樹脂の加熱加工
などに用いられる光加熱用集光装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光加熱装置はレーザ光等の光
を光ファイバに入力し、他端より出力される光をレンズ
を用いた集光装置により集光し、被加熱材料に照射する
ことにより被加熱材料を加熱溶融または蒸発させて種々
の加工に応用している。例えば溶接装置や切断装置がそ
の一例であり、さらに特開平２−１４２６９５号公報や
特開平５−２４５６２３号公報にはフラットパッケージ
型ＩＣやＦＥＴのはんだ付けに使用される集光装置の技
術が開示されている。
を光ファイバに入力し、他端より出力される光をレンズ
を用いた集光装置により集光し、被加熱材料に照射する
ことにより被加熱材料を加熱溶融または蒸発させて種々
の加工に応用している。例えば溶接装置や切断装置がそ
の一例であり、さらに特開平２−１４２６９５号公報や
特開平５−２４５６２３号公報にはフラットパッケージ
型ＩＣやＦＥＴのはんだ付けに使用される集光装置の技
術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光加熱
装置は加熱溶融を容易に実現するため、高出力のレーザ
光が使用され、またレーザ光にはＹＡＧレーザ等不可視
光が用いられる場合が多く、不用意な光照射に起因して
周辺の物体を不用意に加熱する事故、特に作業者の眼、
皮膚に対し傷害を与える危険がある。このような危険を
防止するため光出力を遮断する手段には光源の電源をＯ
ＦＦする手段と、光路に機械的なシャッタを備えてい
る。光ファイバを用いて、光源からの光を光加熱用集光
装置に導く構成の場合、シャッタは従来光源と光ファイ
バの間に位置する構成であった。ところが近年、半導体
レーザが実用化され加熱光源として使用され始めている
が、この場合のシャッタの挿入位置は半導体レーザから
の光を効率よく光ファイバに伝達するための光学系が配
置され、機械的に光路を遮るシャッタを組み込むこと自
体が困難である。また、光ファイバと光ファイバを対向
させ、その間にシャッタを挿入することも行われている
が、光の伝達効率が悪く、加熱施工が悪化するという課
題が残っていた。
装置は加熱溶融を容易に実現するため、高出力のレーザ
光が使用され、またレーザ光にはＹＡＧレーザ等不可視
光が用いられる場合が多く、不用意な光照射に起因して
周辺の物体を不用意に加熱する事故、特に作業者の眼、
皮膚に対し傷害を与える危険がある。このような危険を
防止するため光出力を遮断する手段には光源の電源をＯ
ＦＦする手段と、光路に機械的なシャッタを備えてい
る。光ファイバを用いて、光源からの光を光加熱用集光
装置に導く構成の場合、シャッタは従来光源と光ファイ
バの間に位置する構成であった。ところが近年、半導体
レーザが実用化され加熱光源として使用され始めている
が、この場合のシャッタの挿入位置は半導体レーザから
の光を効率よく光ファイバに伝達するための光学系が配
置され、機械的に光路を遮るシャッタを組み込むこと自
体が困難である。また、光ファイバと光ファイバを対向
させ、その間にシャッタを挿入することも行われている
が、光の伝達効率が悪く、加熱施工が悪化するという課
題が残っていた。
【０００４】光ファイバを用いた光加熱用集光装置は一
般にロボット、自動機等の集光装置の保持機構によって
保持され、使用されるが照射角度、位置等の選定に自由
度が大きく、使用する上で大きな利点がある。ただし、
集光装置を集光装置の保持機構より取外して照射した場
合は照射方向が定まらず、やはり不用意な光照射に起因
して周辺の物体を不用意に加熱する事故、特に作業者の
眼、皮膚に対し傷害を与える危険がある。
般にロボット、自動機等の集光装置の保持機構によって
保持され、使用されるが照射角度、位置等の選定に自由
度が大きく、使用する上で大きな利点がある。ただし、
集光装置を集光装置の保持機構より取外して照射した場
合は照射方向が定まらず、やはり不用意な光照射に起因
して周辺の物体を不用意に加熱する事故、特に作業者の
眼、皮膚に対し傷害を与える危険がある。
【０００５】また、不可視光の場合は光照射位置を正確
に決定できない不都合がある。さらに、光加熱装置の光
源から照射される光出力は加熱結果を安定化する上から
も設定出力に対応して安定である事が必要であるが、実
際には周囲温度の変化、光学系の汚染等が原因で異なっ
た光出力で照射され、照射結果が安定しない場合があ
る。
に決定できない不都合がある。さらに、光加熱装置の光
源から照射される光出力は加熱結果を安定化する上から
も設定出力に対応して安定である事が必要であるが、実
際には周囲温度の変化、光学系の汚染等が原因で異なっ
た光出力で照射され、照射結果が安定しない場合があ
る。
【０００６】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
もので、不用意な光照射による事故を防止し、効率よく
正確で安定な加熱出力が得られる光加熱用集光装置を提
供することを目的とする。
もので、不用意な光照射による事故を防止し、効率よく
正確で安定な加熱出力が得られる光加熱用集光装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は光源からの光が入力される光ファイバと、
前記ファイバの出力端から出力される光の光路に挿入さ
れ、前記光ファイバからの出射光の開閉動作を行うシャ
ッタと、前記シャッタの開状態のときに前記ファイバの
出力端から出力される光を加熱対象物へ集光する光学レ
ンズを具備し、前記シャッタの開閉動作を監視する手段
を設けたものである。
に、本発明は光源からの光が入力される光ファイバと、
前記ファイバの出力端から出力される光の光路に挿入さ
れ、前記光ファイバからの出射光の開閉動作を行うシャ
ッタと、前記シャッタの開状態のときに前記ファイバの
出力端から出力される光を加熱対象物へ集光する光学レ
ンズを具備し、前記シャッタの開閉動作を監視する手段
を設けたものである。
【０００８】本発明はまた、光ファイバは複数本の光フ
ァイバを集束してなるバンドルファイバと、前記バンド
ルファイバの中心部に配置され、可視光が出力される光
ファイバを有するものである。
ァイバを集束してなるバンドルファイバと、前記バンド
ルファイバの中心部に配置され、可視光が出力される光
ファイバを有するものである。
【０００９】本発明はまた、前記光ファイバの出力部に
光ファイバからの出力光の一部をシャッタと光学レンズ
の間より分岐する分岐手段を配設したものである。
光ファイバからの出力光の一部をシャッタと光学レンズ
の間より分岐する分岐手段を配設したものである。
【００１０】本発明はさらに、光加熱装置の保持部であ
る鏡筒に保持状態検出手段を配設したものである。
る鏡筒に保持状態検出手段を配設したものである。
【００１１】
【作用】本発明は前記した構成により、光源からの光を
伝送する光ファイバの出力端と光を集光する光学レンズ
の間に光の光路を遮るシャッタを配設して、シャッタが
光を通過させる場合において他の位置にシャッタを配設
するのに比して光エネルギの損失無く集光することがで
き、光加熱を効率よく行う。また、可視光が光ファイバ
の中心に配置されているので照射位置を正確に認識する
ことができ、正確な加熱作業が行える。また、光ファイ
バからの出力光の一部をシャッタと光学レンズの間より
分岐して、光加熱出力の監視とシャッタの開閉動作状態
の監視を同時に行う。さらに、光加熱用集光装置を保持
し、加熱目的位置に固定するための保持部となる鏡筒に
保持状態検出装置を設けて、光加熱用集光装置が固定さ
れた状態から自由な状態となった場合、集光系から外部
に照射される光を停止させ、不用意に近辺の物体を照射
加熱することを防止することができ、光加熱装置の安全
性向上をはかる。
伝送する光ファイバの出力端と光を集光する光学レンズ
の間に光の光路を遮るシャッタを配設して、シャッタが
光を通過させる場合において他の位置にシャッタを配設
するのに比して光エネルギの損失無く集光することがで
き、光加熱を効率よく行う。また、可視光が光ファイバ
の中心に配置されているので照射位置を正確に認識する
ことができ、正確な加熱作業が行える。また、光ファイ
バからの出力光の一部をシャッタと光学レンズの間より
分岐して、光加熱出力の監視とシャッタの開閉動作状態
の監視を同時に行う。さらに、光加熱用集光装置を保持
し、加熱目的位置に固定するための保持部となる鏡筒に
保持状態検出装置を設けて、光加熱用集光装置が固定さ
れた状態から自由な状態となった場合、集光系から外部
に照射される光を停止させ、不用意に近辺の物体を照射
加熱することを防止することができ、光加熱装置の安全
性向上をはかる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１３】図１において、１は光加熱用集光装置で、
シャッタ機構２と鏡筒３とを有し、シャッタ機構２には
光ファイバ４の端末金具５が固定されている。そして、
シャッタ機構２はソレノイド６とそのシャフト７に締結
された継ぎ手ロッド８と、継ぎ手ロッド８に連結され図
示の如く光ファイバ４からの出射光の開閉動作を行うシ
ャッタ９と、シャフト７の動作を検知するフォトインタ
ラプタ１０が取付けられている。さらに、光ファイバ４
からの出力光の一部を分岐する分岐手段として光ファイ
バを金属細管中に配設したファイバプローブ１１と、そ
の検出光を受光するフォトダイオード１２を配設してい
る。
シャッタ機構２と鏡筒３とを有し、シャッタ機構２には
光ファイバ４の端末金具５が固定されている。そして、
シャッタ機構２はソレノイド６とそのシャフト７に締結
された継ぎ手ロッド８と、継ぎ手ロッド８に連結され図
示の如く光ファイバ４からの出射光の開閉動作を行うシ
ャッタ９と、シャフト７の動作を検知するフォトインタ
ラプタ１０が取付けられている。さらに、光ファイバ４
からの出力光の一部を分岐する分岐手段として光ファイ
バを金属細管中に配設したファイバプローブ１１と、そ
の検出光を受光するフォトダイオード１２を配設してい
る。
【００１４】つぎに保持状態検出手段として、保持部で
ある鏡筒３には光学レンズ１３とアクチュエータ１４が
外部に露出するように取付けられたスイッチ１５を配設
している。
ある鏡筒３には光学レンズ１３とアクチュエータ１４が
外部に露出するように取付けられたスイッチ１５を配設
している。
【００１５】また、図２は光ファイバ４のファイバ素線
の配置を示したもので、光ファイバ４の中心部に可視光
源の光を導くガイド光用ファイバが配置されている。１
７は光加熱用集光装置１のカバー、１８は集光位置であ
る。
の配置を示したもので、光ファイバ４の中心部に可視光
源の光を導くガイド光用ファイバが配置されている。１
７は光加熱用集光装置１のカバー、１８は集光位置であ
る。
【００１６】光加熱用集光装置１は図３の如く通常ロボ
ット、自動機等の位置決め装置１９のアーム２０および
保持機構２１を介して保持されて所望の加熱箇所２２に
集光すべく位置決めされ、加熱対象物の加熱加工が行わ
れる。光加熱用集光装置１の保持部である鏡筒３は、位
置決め装置１９の保持機構２１に取付けられ、スイッチ
１５のアクチュエータ１４が動作し、光加熱用集光装置
１が保持されたことを検出する。光ファイバ４より放射
された光はシャッタ９が「開」状態、すなわちソレノイ
ド６が駆動されシャッタ９が光路に無いときは光学レン
ズ１３により集光され加熱加工に用いられる。その加熱
位置２２は光ファイバ４の中心部にガイド光用ファイバ
１６が配設されているので正確に確認できる。光ファイ
バ４より放射された光の一部は光の分岐手段としてのフ
ァイバプローブ１１からの光を受光するフォトダイオー
ド１２により検知され、光出力の変化を検出する。ソレ
ノイド６が駆動されシャッタ９が光路に挿入された場合
はシャッタ９は「閉」状態となり、光加熱用集光装置１
からの光は放射されない。このときのシャッタ９の動作
はフォトインタラプタ１０と、ファイバプローブ１１か
らの光を受光しないフォトダイオード１２の出力変化に
より監視できる。
ット、自動機等の位置決め装置１９のアーム２０および
保持機構２１を介して保持されて所望の加熱箇所２２に
集光すべく位置決めされ、加熱対象物の加熱加工が行わ
れる。光加熱用集光装置１の保持部である鏡筒３は、位
置決め装置１９の保持機構２１に取付けられ、スイッチ
１５のアクチュエータ１４が動作し、光加熱用集光装置
１が保持されたことを検出する。光ファイバ４より放射
された光はシャッタ９が「開」状態、すなわちソレノイ
ド６が駆動されシャッタ９が光路に無いときは光学レン
ズ１３により集光され加熱加工に用いられる。その加熱
位置２２は光ファイバ４の中心部にガイド光用ファイバ
１６が配設されているので正確に確認できる。光ファイ
バ４より放射された光の一部は光の分岐手段としてのフ
ァイバプローブ１１からの光を受光するフォトダイオー
ド１２により検知され、光出力の変化を検出する。ソレ
ノイド６が駆動されシャッタ９が光路に挿入された場合
はシャッタ９は「閉」状態となり、光加熱用集光装置１
からの光は放射されない。このときのシャッタ９の動作
はフォトインタラプタ１０と、ファイバプローブ１１か
らの光を受光しないフォトダイオード１２の出力変化に
より監視できる。
【００１７】このように本実施例の光加熱用集光装置１
は、光ファイバ４の出力端と光を集光する光学レンズ１
３の間に光路を遮るシャッタ９を配設しているので、シ
ャッタが「開」状態において光ファイバ４からの光は光
学レンズ１３により集光する。なお、他の位置にシャッ
タを配設した場合は光学レンズ１３まで光を導く手段が
必要となり、光の利用効率が低下する。また、安全上重
要なシャッタ９の動作確認が確実に行え、同時に光強度
をフォトダイオード１２で検知するので加熱出力の安定
化が実現できる。さらに、ガイド光用ファイバ１６によ
り加熱箇所２２を正確に狙うことができる。
は、光ファイバ４の出力端と光を集光する光学レンズ１
３の間に光路を遮るシャッタ９を配設しているので、シ
ャッタが「開」状態において光ファイバ４からの光は光
学レンズ１３により集光する。なお、他の位置にシャッ
タを配設した場合は光学レンズ１３まで光を導く手段が
必要となり、光の利用効率が低下する。また、安全上重
要なシャッタ９の動作確認が確実に行え、同時に光強度
をフォトダイオード１２で検知するので加熱出力の安定
化が実現できる。さらに、ガイド光用ファイバ１６によ
り加熱箇所２２を正確に狙うことができる。
【００１８】その上、光加熱用集光装置１を保持された
状態から取外した状態で光照射が実行されると、光の放
射方向によっては周辺の物体に対し焼損、火傷等の事故
を生起させる恐れもあるが、スイッチ１５の作動により
光加熱用集光装置１が保持されていない場合はこのよう
な不要な光放射を停止させ、危険を防止できる。
状態から取外した状態で光照射が実行されると、光の放
射方向によっては周辺の物体に対し焼損、火傷等の事故
を生起させる恐れもあるが、スイッチ１５の作動により
光加熱用集光装置１が保持されていない場合はこのよう
な不要な光放射を停止させ、危険を防止できる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光源か
らの光を伝送する光ファイバの出力端と光を集光する光
学レンズの間に光路を遮るシャッタを配設しているの
で、シャッタが光を通過させる開の状態において光エネ
ルギの損失無く集光することができ、光加熱を効率よく
行うことができる。また、光源からの光が不可視光の場
合は可視光を出力するガイド光用ファイバがバンドルフ
ァイバの中心に配置されているので照射位置を正確に認
識することができる。また、光ファイバからの出力光の
一部をシャッタと光学レンズの間より分岐しているの
で、光出力の監視とシャッタの開閉動作状態の監視が同
時に行えるので、光加熱出力の監視により加熱結果の安
定化と、安全性に重要な機能を持つシャッタの動作が常
時確認できる。さらに、光加熱用集光装置を保持し、加
熱目的位置に固定するための保持部となる鏡筒に保持状
態検出手段を設けているので、光加熱用集光装置が固定
された状態から取外されて自由な状態となった場合、集
光系から外部に光が照射されるのを停止させ、不用意に
近辺の物体を照射加熱することがないように安全性向上
に寄与する光加熱用集光装置を提供できるものである。
らの光を伝送する光ファイバの出力端と光を集光する光
学レンズの間に光路を遮るシャッタを配設しているの
で、シャッタが光を通過させる開の状態において光エネ
ルギの損失無く集光することができ、光加熱を効率よく
行うことができる。また、光源からの光が不可視光の場
合は可視光を出力するガイド光用ファイバがバンドルフ
ァイバの中心に配置されているので照射位置を正確に認
識することができる。また、光ファイバからの出力光の
一部をシャッタと光学レンズの間より分岐しているの
で、光出力の監視とシャッタの開閉動作状態の監視が同
時に行えるので、光加熱出力の監視により加熱結果の安
定化と、安全性に重要な機能を持つシャッタの動作が常
時確認できる。さらに、光加熱用集光装置を保持し、加
熱目的位置に固定するための保持部となる鏡筒に保持状
態検出手段を設けているので、光加熱用集光装置が固定
された状態から取外されて自由な状態となった場合、集
光系から外部に光が照射されるのを停止させ、不用意に
近辺の物体を照射加熱することがないように安全性向上
に寄与する光加熱用集光装置を提供できるものである。
【図１】（Ａ）は本発明の一実施例における光加熱用集
光装置の内部構成を示す一部断面図 （Ｂ）は同下面図
光装置の内部構成を示す一部断面図 （Ｂ）は同下面図
【図２】光ファイバの出射端を示す下面図
【図３】光加熱用集光装置の保持状態を示す概略構成図
１ 光加熱用集光装置 ２ シャッタ機構 ３ 鏡筒 ４ 光ファイバ（バンドルファイバ） ６ ソレノイド ９ シャッタ １１ ファイバプローブ（分岐手段） １２ フォトダイオード １３ 光学レンズ １４ アクチュエータ １５ スイッチ（保持状態検出手段） １６ ガイド光用ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２５Ｊ 15/04 Ｂ２５Ｊ 15/04 Ａ Ｆ１６Ｐ 3/00 Ｆ１６Ｐ 3/00 Ｇ０２Ｂ 6/04 Ｇ０２Ｂ 6/04 Ａ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３４５ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３４５ // Ｂ２３Ｋ 1/005 Ｂ２３Ｋ 1/005 Ａ Ｂ２９Ｃ 65/16 Ｂ２９Ｃ 65/16 Ｈ０２Ｇ 1/12 ３０３ Ｈ０２Ｇ 1/12 ３０３ (56)参考文献 特開 平４−135087（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45677（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−258185（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142695（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−277766（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−39766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−207594（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−59187（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 1/005 B23K 26/00 B25J 15/04 B25J 19/00 B29C 65/16 F16P 3/00 G02B 6/04 H02G 1/12 H05B 3/00
Claims (4)
- 【請求項１】 光源からの光が入力される光ファイバ
と、前記光ファイバから出力される光の光路に挿入さ
れ、前記光ファイバからの出射光の開閉動作を行うシャ
ッタと、前記シャッタの開状態のときに前記ファイバか
ら出力される光を加熱対象物へ集光する光学レンズを具
備し、前記シャッタの開閉動作を監視する手段を設けた
光加熱用集光装置。 - 【請求項２】 光ファイバは複数本の光ファイバを集束
してなるバンドルファイバと、前記バンドルファイバの
中心部に配置され、可視光が出力されるガイド光用ファ
イバを有する請求項１記載の光加熱用集光装置。 - 【請求項３】 シャッタと光学レンズの間に光ファイバ
からの出力光の一部を分岐する分岐手段を配設した請求
項１記載の光加熱用集光装置。 - 【請求項４】 光加熱用集光装置の保持部である鏡筒に
保持状態検出手段を配設した請求項１から３のいずれか
に記載の光加熱用集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24287595A JP3291997B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 光加熱用集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24287595A JP3291997B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 光加熱用集光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0985476A JPH0985476A (ja) | 1997-03-31 |
| JP3291997B2 true JP3291997B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17095541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24287595A Expired - Fee Related JP3291997B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 光加熱用集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3291997B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108988122A (zh) * | 2018-09-30 | 2018-12-11 | 无锡源清瑞光激光科技有限公司 | 一种适用于激光点焊的qcw准连续半导体激光控制系统 |
| KR102289331B1 (ko) * | 2019-11-15 | 2021-08-12 | 주식회사 이상테크 | 가이드 빔 장치 및 이를 포함하는 레이저 빔 결합기 |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP24287595A patent/JP3291997B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0985476A (ja) | 1997-03-31 |
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