JPH04300083A - スポット集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビーム式半田付け装
置、樹脂，ガラスの光ビーム式溶接装置装置などを実施
対象として光源ランプの出射光をワーク上に一点に集光
させるスポット集光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、光源ランプを熱源として用いる光
ビーム式半田付け装置を例に、従来におけるスポット集
光装置の構造を図４に示す。図において、１はハロゲン
などの光源ランプ、２はランプ１の発光部、３は内周面
に半球状の凹面反射鏡４を形成したランプハウス、５は
プリント配線板上に実装される電子部品などのワークで
ある。ここで、ハロゲンランプではランプ１の発光部２
はコイル状フィラメント（発光長Ｌ）であり、ランプハ
ウス３の凹面反射鏡４は前記フィラメントの長手中心位
置を第１焦点Ｆ１とし、第２焦点Ｆ２をワーク５への照
射位置に合わせた回転楕円面の反射鏡として形成されて
いる。かかる構成により、ランプ１から出射した光線は
ランプハウス３の反射鏡面に反射してワーク５の表面に
向けて集光し、指定された半田付け部を加熱する。なお
、光源ランプとして、キセノンランプなどのようにアー
クを発光部とするランプを用いる場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のスポット集光装置では、図４の光線軌跡からも判る
ように、発光部２（フィラメントの発光長Ｌ）の中心か
ら出射した光線は楕円反射鏡の第２焦点Ｆ２に集光する
が、第１焦点Ｆ１から外れた発光部２の上下両端部より
出射した光線は第２焦点Ｆ２から多少外れた位置に集光
されるためにいわゆる焦点ボケが生じ、ワーク５上の一
点に定めた第２焦点Ｆ２の位置で高いエネルギ密度が確
保できなくなるのみならず、光ビームの照射スポット径
が広がるために精密な半田付けへの適用範囲が制限を受
ける。 さらに、図示のように半球形のランプハウス２のままで
はランプ１からの直射光が広範囲に広がるために、ワー
ク５が半田付け箇所以外の部分も加熱される不具合が生
じる。そこで、従来ではランプハウス２にマスクなどを
組合わせて照射範囲を制限するようにしていが、装置の
構造が複雑化するのみならず、マスクが邪魔となって半
田付け作業上での十分なワークディスタンスＷが確保で
きなくなる。なお、ランプ１のフィラメントの長さを極
端に短くして発光部を点光源とすれば第２焦点での焦点
ボケが低減するが、フィラメントを点状に形成したラン
プは高出力に耐えられないので実用には供し得ない。

【０００４】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、ランプハウスの構造，およびその内周面に形成
した凹面反射鏡を改良することにより、ハロゲンランプ
のフィラメントのように発光部が線状である光源ランプ
からの出射光を、集光効率よくワーク上の一点に絞って
集光させることができるようにしたスポット集光装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスポット集光装置は、光源ランプを包囲す
るランプハウスがランプの発光部に中心軸を合わせてそ
の延長上に開口したノズル状の小径な光ビーム出射口を
有し、かつランプハウスの内周面にランプからの出射光
をワーク上の一点に向けて反射集光させる凹面反射鏡を
形成して構成するものとする。

【０００６】ここで、前記構成のランプハウスの内周面
に形成した凹面反射鏡は、焦点を異にする複数の楕円反
射鏡を組合わせて形成されたものであり、具体的な実施
態様としては、光源ランプの発光部を長手方向に仮想分
割した各区分の中心点をそれぞれ第１焦点とし、かつラ
ンプハウス内の中心軸上の一点を共有第２焦点に定めて
形成した回転楕円面の反射鏡と、前記の共有第２焦点を
第１焦点とし、第２焦点をワーク上のスポット集光点に
定めて光ビーム出射口の内周面に形成した回転楕円面の
反射鏡とを組合わせて形成される。

【０００７】

【作用】上記の構成により、発光部（光源ランプのフィ
ラメント，あるいはアーク）の長手方向に沿った各区分
からの出射光は、それぞれの区分に対応してその中心位
置を第１焦点とする楕円反射鏡に反射して共有第２焦点
に集光した後、さらに光ビーム出射口の内周面に形成し
た楕円反射鏡に反射してその第２焦点に置かれたワーク
表面の一点に効率よく集光する。しかも、ランプハウス
はノズル状の小径な光ビーム出射口を除く周面域が閉じ
ているので、ワーク上に指定した光ビーム照射点以外の
箇所にランプからの直射光が照射されるおそれはなく、
したがってワークへの光ビーム照射範囲を規制するマス
クなどの手段は一切不要となる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、図１において、１はハロゲンランプなど光源
ランプ（片口金ランプ）、２はランプ１の発光部（フィ
ラメント）、３はランプハウス、５はランプハウス３に
側部に付設したランプソケットであり、ランプ１は発光
部２の位置および向きをランプハウス２の中心軸Ｏに合
わせてに側方からランプハウス３の内部に挿入されてい
る。また、ランプハウス３は頂部のスタッドボルト３ａ
を介して例えば半田付け装置のハンドリング用ロボット
（図示せず）に取付けられる。ここで、ランプハウス３
は上，下の二分割体３ｂ，３ｃよりなる壷形構造であり
、その下端部にはランプハウスの中心軸に位置を合わせ
てノズル状の小径な光ビーム出射口３ｂが開口し、かつ
該出射口３ｂにはノズル形のキャップ６が取付けてある
。そして、ランプハウス３の内周面全域には次に述べる
ような凹面反射鏡が形成されている。なお、反射鏡はラ
ンプハウス３にニッケル，金メッキなどを施して形成さ
れる。

【０００９】すなわち、ランプハウス３の内周面に形成
した凹面反射鏡は、胴内の頂部に形成した第一の楕円反
射鏡７と、その下部周面域に形成した第二の楕円反射鏡
８と、光ビーム出射口３ｄの周面域に形成した第三の楕
円反射鏡９と、および前記の各楕円反射鏡７，８，９の
間を連ねる球面反射鏡１０，１１との組合わせからなる
。ここで、光源ランプの発光部２（発光長Ｌ）について
、図２のように長手方向の中心点Ｏ１　を境に仮想した
上半区分の中心点をＯ２，下半区分の中心点をＯ３とし
て、前記した第一の楕円反射鏡７は、図３で示すように
発光部２に仮想した上半区分の中心点Ｏ２　を第１焦点
ｆ１とし、その第２焦点ｆ２を光ビーム出射口３ｄの入
口に近いランプハウス３の中心軸Ｏの軸上に定めた回転
楕円面の反射鏡として形成される。また、第二の楕円反
射鏡８は、発光部２の下半区分の中心点Ｏ３を第１焦点
ｆ３とし、その第２焦点を前記焦点ｆ２と共有する回転
楕円面の反射鏡として形成されている。さらに、第三の
楕円反射鏡９は、前記の共有焦点ｆ２を第１焦点とし、
第２焦点ｆ４を光ビーム出射口３ｄより先方の点（この
位置にワーク５が置かれる）に定めた回転楕円面の反射
鏡として形成されている。なお、球面反射鏡１０，１１
は、発光部２　（フィラメント）　の中心点Ｏ１　を中
心とした回転円弧面で形成されている。

【００１０】かかる構成により、図３で示すように光源
ランプ１の点灯時に発光部２の上半中心点Ｏ２　から出
射した光線は第一の楕円反射鏡７に反射して共有第２焦
点ｆ２へ集光する。同様に発光部２の下半中心点Ｏ３　
から出射した光線は第二の楕円反射鏡８に反射して共有
第２焦点ｆ２へ集光する。さらに共有第２焦点ｆ２に集
光した前記の各光線は第三の楕円反射鏡９に反射した後
、光ビーム出射口３ｄから楕円反射鏡９の第２焦点ｆ４
，　つまりワーク５の表面上の一点にスポット集光する
。なお、前記した発光部２の中心点Ｏ２，Ｏ３　以外か
ら出射した光線は、わずかな偏倚はあるものの第一，第
二の楕円反射鏡７，８に反射して共有第２焦点ｆ２の近
傍に集光した後に、第三の楕円反射鏡９に反射してその
第２焦点ｆ４へ向けて集光される。さらに、先記の球面
反射鏡１０，１１に反射した光線は再び発光部２に戻っ
て発光部を加熱するので、これによりハロゲンランプの
ハロゲンサイクルが効果的に機能する。

【００１１】なお、図示実施例では、発光部２をその長
手方向で上半分と下半分に分けて仮想区分し、各区分の
中心点に対応してランプハウス３の内周面に第一，第二
の楕円反射鏡７，８を形成した例を述べたが、発光部２
の仮想区分をさらに細分化して各区分に対応する楕円反
射鏡を組合わせることにより、より一層スポット集光効
率を高めることが可能である。また、図示例では光源ラ
ンプとして、ハロゲンランプなどのように発光部がフィ
ラメントである場合について述べたが、キセノンランプ
などのように発光部がアークであるランプに対しても同
様に効率よくスポット集光させることができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明のスポット集光装置は、以上説明
したように構成されているので、光源ランプの発光部（
フィラメント，アーク）が線状でも、焦点ボケを防いで
ランプからの出射光を効率よくワーク上の一点にスポッ
ト集光させることができる。しかも、ランプハウスの先
端に開口するノズル状の小径な光ビーム出射口を通じて
光ビームをワークに向けて出射するようにしたので、従
来の半円形ランプハウスのように光源ランプからの直射
光が広範囲に拡散して出射するおそれがなく、例えば電
子部品などに対する精密な半田付け作業にも対応できる
し、さらに光ビームの照射範囲を規制するマスクなどが
付属手段が一切不要となるのでワークとの間に十分なワ
ークディスタンスが確保できるなどの利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成断面図

【図２】図１における光源ランプ発光部の模式図

【図３
】図１の構成によるスポット集光の説明図

【図４】従来
におけるスポット集光装置の構成図

【符号の説明】

１　　　　光源ランプ ２　　　　発光部 ３　　　　ランプハウス ３ｄ　　光ビーム出射口 ５　　　　ワーク ７　　　　第一の楕円反射鏡 ８　　　　第二の楕円反射鏡 ９　　　　第三の楕円反射鏡

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源ランプを包囲するランプハウスがラン
   プの発光部に中心軸を合わせてその延長上に開口したノ
   ズル状の小径な光ビーム出射口を有し、かつランプハウ
   スの内周面にランプからの出射光をワーク上の一点に向
   けて反射集光させる凹面反射鏡を形成したことを特徴と
   するランプのスポット集光装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のスポット集光装置におい
   て、ランプハウスの内周面に形成した凹面反射鏡が、焦
   点を異にする複数の楕円反射鏡を組合わせて形成されて
   いることを特徴とするランプスポット集光装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載のスポット集光装置におい
   て、ランプハウスの内周面に形成したの凹面反射鏡が、
   光源ランプの発光部を長手方向に仮想分割した各区分の
   中心点をそれぞれ第１焦点とし、かつランプハウスの中
   心軸上の一点を共有第２焦点に定めて形成した回転楕円
   面の反射鏡と、前記の共有第２焦点を第１焦点とし、第
   ２焦点をワーク上のスポット集光点に定めて光ビーム出
   射口の内周面に形成した回転楕円面の反射鏡との組合わ
   せからなることを特徴とするスポット集光装置。