JP4440071B2 - 線集光型ヒータの焦点合わせ装置 - Google Patents

Description

本発明はワーク材の加工部にヒートビームを照射して例えばシート材の乾燥その他種々の加工を行うための線集光型ヒータに関し、更に詳しくはヒートビームの焦点合わせが調整手段の回転操作により容易に行えるようにした焦点合わせ装置に関する。

線状ヒートビームを加工部に集光させて加工を行う線集光型ヒータは従来から数多く知られていた。例えばそのようなヒータはその一部が図６及び図７に示してある。線集光型ヒータ１は、断面がほぼ逆Ｕ字状に形成された反射面２を有するミラー本体３を備えている。反射面２の頂部に近接して熱源である線状ハロゲンランプ４が配置される。熱源ランプ４はミラー側板５に明けたランプ挿入孔６に挿通され、ミラー側板５はミラー本体３の長手方向の両端開口面に複数のねじ７により固定される。熱源ランプ４は電源とコネクター等の接続手段８を介して電気的に接続され、熱源ランプ４からのヒートビームは反射面２で反射され、透明板９を介して加工部へ線集光される。

熱源ランプ４はミラー側板５に明けたミラー挿通孔６に挿通される。したがって、熱源ランプが長尺になればなる程、熱源ランプ４の挿通時にバルブを傷つけたり或いはまた破損等の問題が起こる。それ故、このような問題を防止するためにランプ挿通孔６と熱源ランプ４との間には若干のクリアランスが設けられる。しかしながら、上記のごとく構造の場合、例えばランプ交換などの際にランプが位置ずれしたり、あるいはまた、ランプの製作公差等により、ランプ交換の度ごとに焦点位置が変わってしうという結果を招いていたが、しかし、焦点もしくは集光位置と設計上の焦点距離との位置ずれを調整するための特別な考慮はなされていなかった。
特開平１−１６１６９２号公報 特開平４−４２７８６号公報

例えば、ミラー本体に収容する熱源ランプの設計上の焦点距離をある一定の距離に設定した場合、熱源ランプの中心が加工部に対して上下にずれると焦点もしくは集光位置が変ることになる。図８に示すように、例えばミラー本体３に配置した熱源ランプ４の設計上の焦点もしくは集光距離を２５ｍｍとした場合、熱源ランプ４の中心が上下±０．５ｍｍずれると焦点もしくは集光位置Ｆは以下のように変化してしまうことになる。

図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は設計上の焦点距離とランプ中心からの焦点もしくは集光位置とのずれを示す状態である。図８（ａ）の焦点Ｆは熱源ランプ４が設計上の焦点もしくは集光位置より０．５ｍｍ下方にずれた位置であり、図８（ｂ）は焦点もしくは集光位置が設計上の位置であり、図８（ｃ）は焦点もしくは集光位置が熱源ランプ４の設計上の位置より０．５ｍｍ上方にずれた位置である。このような位置ずれはランプの交換の度ごとに起こり、あるいはまた、ランプの製作公差が原因となって起こることになる。

解決しようとする問題点は、ランプ交換などに際して必然的に起こる熱源ランプの位置ずれ、あるいはまた、ランプ製作上において回避することのできない製作公差により起こる、ランプ中心からの焦点もしくは集光位置と設計上の焦点もしくは集光位置のずれの調整を極めて容易に行えるようにした線集光型ヒータの焦点合わせ装置である。

本発明はランプ交換などの際に起こる設計上の焦点との位置ずれに対して、熱源ランプ中心からの焦点もしくは集光位置を設計上の焦点位置へ合わせるため、ミラー本体の長手方向両端に調整手段を設ける。この調整手段は熱源ランプを保持し加工部に対して上下動するようにミラー本体の長手方向両端に取り付けられる。調整手段は四角形状の調整板を有し、該調整板は熱源ランプを挿通せしめて保持するランプ挿通孔を備えている。調整板のランプ挿通孔の両側には垂直ガイド溝を設ける。これらの垂直ガイド溝は調整板自体に逆Ｕ字状の切り込みを入れることによりその内端が盲状でかつ下端が開口する形状をなしている。

これらの垂直ガイド溝にはガイドピンを兼ねた固定ネジがそれぞれ挿通され、その内端はミラー本体にネジ結合される。ガイド溝と固定ねじとの間には若干の隙間がある。これらの固定ねじを締め付け、あるいは、緩めることにより調整板の下端側をミラー本体に固定したり、あるいは、その固定を解除したりする。調整板の上端側にも垂直ガイド溝と水平配置の偏心調整孔が設けてある。垂直ガイド溝は長孔状をしており、これに前記と同様のガイドピンを兼ねた固定ネジが挿通され、その内端はミラー本体ににねじ結合して、前述の場合と同様に調整板の上端を固定したり、あるいは、その固定を解除したりすることができる。

偏心調整孔は比較的大きな楕円状に形成され、この偏心調整孔には偏心ピンの大径部が位置せしめられ、その偏心ピンの端部はミラー本体に抜け止めワッシャにより止めてある。偏心ピンの頭部はミラー本体外に露呈され、それを適宜の工具で例えば時計方向に偏心ピンを回すことにより大径部および偏心調整孔を介して、調整板を上下方向に可動する。調整板の可動により熱源ランプの中心が上下動され、そのビームの焦点もしくは集光位置が設計上の焦点位置に容易に調整できる。この場合の調整はランプを点灯して、加工部に焦点が結ばれることを目視しながら行ってもよく、あるいはまた、目盛計あるいはその他これに類する測定手段を併用して調整してもよい。

偏心ピンの大径部の回転運動を調整板の上下運動に変換して熱源ランプ中心を加工部に対して近ずく方向、あるいは、遠ざかる方向に可動せしめることができるため、ランプ交換などの際に変わるランプ中心の位置ずれ、あるいはまた、ランプ製作上において回避することのできない公差などにより起こる位置ずれと、設計上の焦点もしくは集光位置との調整が極めて容易に行える。また、焦点もしくは集光位置の調整は偏心ピンの回転のみであるため、操作に特別の熟練度を必要とすることなく調整でき、しかも調整は無段階に行えると共にランプ長手方向の両端で行うため、バルブを傷つけたり、破損したりすることなく、全長にわたって焦点もしくは集光位置の調整が均等に行える。

反射面を有する線集光型ミラー本体と、該ミラー本体に配置された熱源ランプと、ミラー本体の長手方向両端に設けた調整手段と、該調整手段はミラー本体外から熱源ランプの中心を加工部に対して近ずく方向、あるいは、遠ざかる方向に上下動せしめる構造とする。具体的には偏心ピンの回転運動を調整板の上下運動に変換して、調整板に保持される熱源ランプがランプ交換、あるいは製作公差等により起こる、設計上の焦点もしくは集光位置とのずれを容易に調整することができるようにする。

図１は本発明による線集光型ヒータの端面側から見た図であり、図２はその線集光型ヒータの要部の一部を断面にした垂直断面図であり、図３は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。図中において符号１０は本発明の線集光型ヒータであり、該線集光型ヒータ１０の主要部が反射面１１を有するミラー本体１２と、ミラー本体１２内に配置された熱源たとえばハロゲンランプ１３と、該熱源ランプ１３を電源に接続する接続手段１４と、前記の熱源ランプ１３を加工部方向に近ずけたり、あるいは、遠ざけたり調整する調整手段１５とから構成される。

線集光型ヒータ１０のミラー本体１２は公知のそれと同じように断面が逆Ｕ字状に成形してあって、その内面には例えば金メッキが施された反射面１１に仕上げられ、その反射効率を高めるように考慮してある。ミラー本体１２に公知のように収容された熱源ランプ１３からのヒートビームは直接的および反射面１１で反射・輻射されて間接的に、耐熱ガラスなどの透明板１６を通して加工部へ線状のビームとなって集光される。

前記熱源ランプ１３の両端部はミラー本体１２の両端に明けたランプ挿入孔１７から突出させてある。なお、これは図面の関係上、一方側の構造しか示されてない。接続手段１４は熱源ランプ１３の端子部１８に装着されるコネクタ１９と、リード線２０と、接続端子２１とからなり、これらの各部品は着脱可能であって、その接続端子２１が電源（図示せず）と接続される。調整手段１５はミラー本体１２の長手方向の両端に設けてあるが、図面の関係上、一方側の調整手段しか示されてない。

調整手段１５は図１に示すようにほぼ長方形状をした調整板２２を有する。調整板２２の下端中央部にはランプ支持片２３を有する。このランプ支持片２３にはランプ挿入孔２４が明けてあって、それに熱源ランプ１３が若干のクリアランスを保って挿通してある。このクリアランスはランプの挿入時にバルブを傷つけたり、破損のおそれに対して考慮するためのものである。ランプ支持片２３の両側に位置し、かつ、その下端縁より上方に向けて一対の垂直ガイド溝２５、２６が設けてある。これらの垂直ガイド溝２５、２６は調整板２２自体に図１において下端縁より上端方向に逆Ｕ字状の切り込みを入れて形成してある。

垂直ガイド溝２５、２６の切り込み側は開放され、それとは反対側の内端は盲状に形成されていて、その盲内端は反射面１１の最頂部の位置よりも若干上方に位置するよう形成してある。調整板２２の図１において上端には垂直方向に垂直ガイド溝２７と水平方向に偏心調整孔２８が設けてある。垂直ガイド溝２５と２７とは同一線上に形成され、かつまた、垂直ガイド溝２６と偏心調整孔２８も同一線上に形成してある。調整板２２はその下端に一対の垂直ガイド溝２５、２６を備え、上端には垂直ガイド溝２７と水平な偏心調整孔２８を備え、４か所で支持されながら図２に双頭の矢印で示すように上下運動される。

上記の垂直ガイド溝２５、２６にはガイドを兼ねた固定ネジ３０、３１が互いに滑動し得るように挿通され、その内端が前記のミラー本体１２の端面にねじ結合してある。固定ネジ３０、３１をミラー本体１２に締め付けることにより、調整板２２の下端をミラー本体１２に固定でき、かつまた、固定ネジ３０、３１の締め付けを緩めることにより調整板２２の下端をフリーにすることができる。同様に垂直ガイド溝２７にも上記と同様の固定ネジ３２が互いに滑動し得るように挿通され、その内端はミラー本体１２の端面にねじ結合してある。

偏心調整孔２８には偏心ピン３３の大径部３４が嵌め込まれ、偏心ピン３３の頭部３４はミラー本体１２外に位置せしめられ、内端はワッシャ又は止め輪３５でその抜け止めを防止している。偏心ピン３３はその中心が本例の場合０．７ｍｍ偏心させてある。大径部３４は偏心調整孔２８内に位置され、かつ偏心ピン３３が偏心していることにより、偏心ピン３３を例えば図１において時計方向に回転せしめれば、大径部３４の回転運動が調整板２２を上下運動に変換することになる。ミラー本体１２外に配置された調整手段１５及び接続手段１４等はカバー３６によって包囲されている。

熱源ランプ１３は通常のようにミラー本体１２内に配置され、その長手方向の両端はミラー本体１２のランプ挿通孔１７に挿通され、さらに調整板２２のランプ挿通孔２４に挿通されてミラー本体１２外に突出させてある。熱源ランプ１３の焦点調整に際しては、固定ねじ２５、２６及び３２の締め付けを緩め、熱源ランプ１３の固定を解除する。そこで、加工部すなわち、焦点もしくは集光位置Ｆに熱源ランプ１３からのヒートビームの焦点が合うように目視しながら調整する。調整は適宜の工具で偏心ピン３３を図２において時計回りに回せば、大径部３４と偏心調整孔２８との相互作用による回転運動は調整板２２を上下運動に変換する。調整板２２の上下運動により熱源ランプ１３の中心位置を上下動することになる。

例えば設計上の焦点距離を２５ｍｍとし、偏心調整孔２８に配置される偏心ピン３３を０．７ｍｍ偏心せしめた場合を説明する。この場合における線集光型ヒータ１０の焦点もしくは集光位置合わせを図４及び図５を参照して説明する。偏心ピン３３を時計回りに回転させて、該偏心ピン３３を図４（ａ）に示す０°にセットした場合には、線集光型ヒータ１０の熱源ランプ１３からのヒートビームの焦点もしくは集光位置は設計上の焦点位置Ｆであって、最も最適なビーム温度が得られる。

偏心ピン３３を更に回転し４５°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は図４（ｂ）に示すように（ａ）の集光位置Ｆより若干下方となる。偏心ピン３３を更に回転し９０°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は図４（ｃ）に示すように集光位置（ｂ）よりも若干下方となる。偏心ピン３３を更に回転し１３５°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は図４（ｄ）に示すように集光位置（ｂ）と同じとなる。このように偏心ピン３３の回転操作のみで、設計上の集光位置Ｆよりも下方への焦点もしくは集光位置合わせが容易に行えることになる。設計上の集光位置から下方へ最大にずれるのは図４（ｃ）の９０°の位置である。

偏心ピン３３を更に時計回りに回転させて、偏心ピン３３を図５（ａ）に示すように１８０°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は設計上の焦点位置Ｆであって、最も最適なビームが得られる。偏心ピン３３を更に回転し２２５°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は図５（ｂ）に示すように集光位置（ａ）より若干上方とななる。偏心ピン３３を更に回転し２７０°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は図５（ｃ）に示すように集光位置（ｂ）より若干上方となる。偏心ピン３３を更に回転し３１５°にセットした場合には、熱源ランプ１３からのビームの焦点もしくは集光位置は図５（ｄ）に示すように集光位置（ｂ）と同じになる。このように、設計上の焦点位置Ｆよりも上方への焦点もしくは集光位置合わせが容易に行えることになる。設計上の集光位置から上方へ最大にずれるのは図５（ｃ）の２７０°である。

上記の焦点もしくは集光位置の調整は、調整板２２をガイド兼固定ねじ３０、３１及び３２を垂直ガイド溝２５、２６及び２７に案内させ、偏心ピン３３の大径部３４を偏心調整孔２８内で回転させるのみで、調整板２２を上下動させることができる。調整板２２が下方向へ垂直に可動されれば熱源ランプ１３の焦点もしくは集光位置は、設計上の集光位置よりも上方に調整される。これとは逆に調整板２２が上方向へ垂直に可動されれば熱源ランプ１３の焦点もしくは集光位置は、設計上の集光位置よりも下方に調整される。このようにして、熱源ランプ１３の焦点もしくは集光位置を合わせたならば、ガイド兼固定ねじ３０、３１及び３２をミラー本体１２に締め付けて、熱源ランプ１３を固定すればよい。

以上のように、本発明の装置は、ランプ製作上の公差あるいは熱源ランプ交換時に起こる設計上の焦点位置との位置ずれを、熱源ランプの長手方向の両端に配置した調整手段により均等かつ容易に行うことができるので、この種の長い熱源ランプを利用する種々の加工装置に適用できる。

本発明による線集光型ヒータを端面側から見た端面図である。 本発明の線集光型ヒータの要部を断面にして内部構造を示した垂直断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 設計上の焦点位置よりも下方に熱源ランプの焦点もしくは集光位置を調整した場合の説明図であり、（ａ）は調整手段が０°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図、（ｂ）は調整手段が４５°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図、（ｃ）は調整手段が９０°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図、（ｄ）は調整手段が１３５°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図である。 設計上の焦点位置よりも上方に熱源ランプの焦点もしくは集光位置を調整した場合の説明図であり、（ａ）は調整手段が１８０°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図、（ｂ）は調整手段が２２５°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図、（ｃ）は調整手段が２７０°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図、（ｄ）は調整手段が３１５°にセットされた場合の熱源ランプの焦点もしくは集光位置の説明図である。 従来の線集光型ヒータを端面側から見た端面図である。 図６の線集光型ヒータの要部を断面にして示した一部の垂直断面図である。 設計上の終点距離が２５ｍｍで、熱源ランプ中心が上下±０．５ｍｍずれた場合のランプの焦点もしくは集光位置を説明するものであり、（ａ）は熱源ランプが０．５ｍｍ上方にずれた場合の焦点もしくは集光位置の説明図、（ｂ）は熱源ランプが設計上の焦点もしくは集光位置、（ｃ）は熱源ランプが０．５ｍｍ下方にずれた場合の焦点もしくは集光位置の説明図である。

符号の説明

１０ 線集光型ヒータ
１２ ミラー本体
１３ 熱源ランプ
１５ 調整手段
２２ 調整板
２３ ランプ支持片
２４ ランプ挿通孔
２５、２６、２７ 垂直ガイド溝
２８ 偏心調整孔
３０、３１、３２ ガイドを兼ねた固定ねじ
３３ 偏心ピン
３４ 大径部

Claims (2)

1. 反射面を有する線集光型ミラー本体と、該ミラー本体に配置した熱源ランプと、該熱源ランプの焦光位置を可変する調整手段とを有する線集光型ヒータにおいて、前記の調整手段がミラー本体の長手方向の両側外面に配置された調整板と、該調整板の一端側に形成されたランプ挿通孔に隙間部を保って前記の熱源ランプを挿通するランプ支持片と、該ランプ支持片の両側に位置して上記調整板に形成された一対の垂直ガイド溝と、該一方の垂直ガイド溝と同一線上に位置し前記調整板の他端側に形成された垂直ガイド溝と、前記他方の垂直ガイド溝と同一線上に位置し前記調整板の他端側に形成された偏心調整孔と、該偏心調整孔に挿通されて一端が前記ミラー本体に保持されかつ他端が調整板から突出された偏心ピンと、前記の垂直ガイド溝に案内され前記調整板を固定するための固定ねじとから構成されたことを特徴とする、線集光型ヒータの焦点合わせ装置。
2. 調整板の調整は、偏心調整孔に挿通した偏心ピンの回転運動と調整板の垂直ガイド溝に案内した固定ピンの上下動により無段階に行えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の線集光型ヒータの焦点合わせ装置。

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