JP5623455B2 - レーザ加工ヘッドおよびレーザ加工装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態1のレーザ加工ヘッドの光学系について説明する。図1は、実施の形態1のレーザ加工ヘッドの光学系の構成と、焦点位置を変えずに集光径を可変する動作を示す図である。
次に、本発明の実施の形態2におけるレーザ加工ヘッドについて説明する。実施の形態2が、上述した実施の形態1と異なる点は、各レンズ3,4,5をZ方向に移動させるための構成である。レーザ加工ヘッドの光学系は、図1,2を参照して説明した実施の形態1の光学系と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態1の構成要素と同一または対応する構成要素には、同一の符号を付す。
次に、実施の形態1または実施の形態2のレーザ加工ヘッドを搭載したファイバレーザ加工装置について説明する。図35は、実施の形態1または実施の形態2のレーザ加工ヘッドにカバー150を取り付けた状態を示す斜視図である。図36は、レーザ加工ヘッド200を搭載したファイバレーザ加工装置500を示した斜視図である。
Claims (17)
- レーザ発振器から出力された光線を伝送して出射端面から出射する光ファイバと、
前記光ファイバから出射される前記光線の光軸方向に移動することにより前記光線の広がり角を調整し、前記光線の焦点位置での集光径を可変する第1のレンズと、
前記光軸方向に移動することにより、前記第1のレンズから出射された前記光線を平行光線に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射された平行光線を集光するコンデンサレンズであって、前記光軸方向に移動することにより焦点位置を可変するコンデンサレンズと、
前記第1のレンズを保持する第1のホルダと、
前記コリメータレンズを保持する第2のホルダと、
前記コンデンサレンズを保持する第3のホルダと、
前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダを、前記光軸方向にそれぞれ独立して移動させる送り機構と、
前記光ファイバと前記第1のホルダとの間に設けられた第1の支持部材と、
前記第1のホルダと前記第2のホルダとの間に設けられた第2の支持部材と、
前記第2のホルダと前記第3のホルダとの間に設けられた第3の支持部材と、
前記第3のホルダと前記焦点位置との間に設けられた第4の支持部材と
を備え、
前記送り機構は、
前記第1の支持部材と前記第2の支持部材とに支持され、前記第1のホルダに設けられたナットに螺合し、前記第1のホルダを前記光軸方向に移動させる第1のボールねじと、
前記第2の支持部材と前記第3の支持部材とに支持され、前記第2のホルダに設けられたナットに螺合し、前記第2のホルダを前記光軸方向に移動させる第2のボールねじと、
前記第3の支持部材と前記第4の支持部材とに支持され、前記第3のホルダに設けられたナットに螺合し、前記第3のホルダを前記光軸方向に移動させる第3のボールねじと、
前記第1のボールねじ、前記第2のボールねじおよび前記第3のボールねじをそれぞれ回転させる第1のモータ、第2のモータおよび第3のモータと
を有すること
を特徴とするレーザ加工ヘッド。
- 前記第1のボールねじと前記第2のボールねじとは、前記光軸を挟んで互いに反対側に配置され、
前記第2のボールねじと前記第3のボールねじとは、前記光軸を挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工ヘッド。 - 前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダをそれぞれ保持する第1のスライダ、第2のスライダおよび第3のスライダと、
前記第1のスライダ、前記第2のスライダおよび前記第3のスライダを前記光軸方向に移動可能に支持するガイドレールを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工ヘッド。 - 前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダは、前記第1のスライダ、前記第2のスライダおよび前記第3のスライダの各側面に当接する当接面をそれぞれ有しており、さらに、前記第1のスライダ、前記第2のスライダおよび前記第3のスライダを、各当接面とは反対の側から押圧するねじ部材を有していることを特徴とする請求項3に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダの各ナットが取り付けられる部分に、前記第1のボールねじ、前記第2のボールねじおよび前記第3のボールねじの直径よりもそれぞれ広いスリットが設けられていることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダは、前記第1のレンズ、前記コリメータレンズおよび前記コンデンサレンズのそれぞれ近傍に、冷却手段を備えることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記冷却手段は、前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダの前記光軸に直交する断面内に形成された、冷却水を通すウォータジャケットであることを特徴とする請求項6に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダのそれぞれの移動可能範囲の両端に、第1の位置検知手段、第2の位置検知手段および第3の位置検知手段が設けられていることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記第1の位置検知手段、前記第2の位置検知手段および前記第3の位置検知手段は、前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダにそれぞれ設けられた被検知部材を検知する光センサであることを特徴とする請求項8に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記光ファイバの周囲を保持する光ファイバホルダと、前記光ファイバホルダが結合するコネクタと、前記コネクタを保持するアダプタとを備え、
前記アダプタは、前記光ファイバの出射端面に対向する位置に、保護ガラスを保持することを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載のレーザ加工ヘッド。 - 前記アダプタが、前記保護ガラスの近傍に、冷却手段を備えることを特徴とする請求項10に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記冷却手段は、前記アダプタの前記光軸に直交する断面内に形成され、冷却水を通すウォータジャケットであることを特徴とする請求項11に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記第1のホルダ、前記第2のホルダおよび前記第3のホルダを、それぞれ一対のガイドシャフトにより前記光軸方向に移動可能に支持することを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記一対のガイドシャフトは、それぞれの中心軸が、前記光軸に対して互いに対称に位置するように配置されていることを特徴とする請求項13に記載のレーザ加工ヘッド。
- 前記第1のホルダを支持する一対のガイドシャフトの両中心軸を含む平面を第1の平面とし、前記第2のホルダを支持する一対のガイドシャフトの両中心軸を含む平面を第2の平面とし、前記第3のホルダを支持する一対のガイドシャフトの両中心軸を含む平面を第3の平面とすると、
前記第1の平面と前記第2の平面とは同一平面上になく、前記第2の平面と前記第3の平面とは同一平面上にないことを特徴とする請求項14に記載のレーザ加工ヘッド。 - 前記第1のホルダを支持する一対のガイドシャフトの一方の近傍に、前記第1のボールねじが配置され、前記第2のホルダを支持する一対のガイドシャフトの一方の近傍に、前記第2のボールねじが配置され、前記第3のホルダを支持する一対のガイドシャフトの一方の近傍に、前記第3のボールねじが配置されていることを特徴とする請求項13から15までのいずれか1項に記載のレーザ加工ヘッド。
- 請求項1から16までのいずれか1項に記載のレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力された光線を前記レーザ加工ヘッドに伝送する前記光ファイバと、
被加工物を搭載し移動させるテーブルと、
前記レーザ加工ヘッドを移動させるヘッド送り機構と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
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