JPH055283U - レーザ出射ユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） ［目的］レーザ出射ユニットへの光ファイバの取付時に
光ファイバ端面の位置決めを容易にし、焦点合わせ等の
調整を不要ないし容易にする。 ［構成］ユニット取付板１０の中心部に支持筒１３が固
着され、この支持筒１３の一端部（ユニット基端側端
部）にレセプタクル１２が冠着固定される。支持筒１３
は、レセプタクル１２の筒部に所定の深さまで嵌入する
小径筒部１３ａを有している。レセプタクル１２の外周
面にはネジ１２ａが切られ、このネジ部１２ａにプラグ
８０が螺着されるようになっている。プラグ８０の銅管
８４をレセプタクル１２の筒の中に挿入し、コネクタ部
８６を所定方向（たとえば時計回り）に回すと、プラグ
８０がレセプタクル１２にねじこまれる。そして、銅管
８４の端面が支持筒１３の小径筒部１３ａの端面に当接
すると、取付が終了し光ファイバ７０の端面は支持筒１
３の小径筒部１３ａの端面位置に位置決めされる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は、光ファイバより受けたレーザ光を被加工物等に向けて出射するレー ザ出射ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

レーザ出射ユニットは、レーザ発振器から離れた所でレーザ加工を行うための ユニットで、基本的には、光ファイバの一端部を取付するためのレセプタクル部 と、光ファイバの端面より放射状に入射したレーザ光を平行光にするためのコリ メータレンズと、その平行光にされたレーザ光を集光するための集光レンズとで 構成される。

【０００３】 図２は、この種レーザ出射ユニットの代表的な従来例の構成を示す。この図に おいて、ユニット取付板１００は、ロボット等のユニット支持手段（図示せず） に取付固定される。このユニット取付板１００の外側面には、光ファイバ１３０ の一端部を受けるためのレセプタクル１０２が固着される。ユニット取付板１０ ０の内側面には、ボルト１０４により支持板１０６を介して支持筒１０８が固着 される。この支持筒１０８に筒状のレンズ保持部１１０の基端部が遊嵌され、こ のレンズ保持部１１０の先端部内側にコリメータレンズ１１２と集光レンズ１１ ４とが設けられる。１１１，１１３は両レンズ１１２，１１４を固定するための ストッパ・リングである。

【０００４】 レンズ保持部１１０の基端部の外周面にはネジ１１０ａが切られ、このネジ１ １０ａにフォーカスリング１１６およびロック・リング１１８が螺合している。 フォーカスリング１１６の基端部は支持筒１０８の凹部１０８ａに係合し、回転 可能ではあるが、光軸方向には移動できないようになっている。これにより、フ ォーカスリング１１６を回すと、レンズ保持部１１０が光軸方向に移動し、これ によって両レンズ１１２，１１４が同方向に移動するようになっている。

【０００５】 レンズ保持部１１０の先端部はＬ字状に外側へ延長して大径部１１０ｂを形成 し、この大径部１１０ｂの内側にノズル１２０の基端部が遊嵌する。そして、こ のノズル基端部のＶ溝１２０ａにたとえば４本のノズル軸調整ネジ１２２の先端 が四方から圧接する。これにより、各ノズル軸調整ネジ１２２間の締め付け具合 を調整することで、ノズル孔１２０ｂを光軸上に位置合わせし、ノズル１２０を レンズ保持部１１０に取付固定することができる。ノズル１２０の内側には保護 ガラス１２４がＯリング１２６とストッパ・リング１２８間に挟着保持される。

【０００６】 レセプタクル１０２には光ファイバ１３０の一端部がプラグ１３２を介して着 脱可能に取付される。このプラグ１３２は、プラグ本体１３４と、このプラグ本 体１３４の中心に軸方向に挿着され、光ファイバ１３０の一端部を包む銅管（支 持管）１３６と、プラグ本体１３４に回転可能に嵌着され、レセプタクル１０２ の外周面のネジ部１０２ａに螺合するコネクタ部１３８とを有する。銅管１３６ をレセプタクル１０２の筒の中に挿入し、コネクタ部１３８を所定方向（たとえ ば時計回り）に回すと、プラグ１３２がレセプタクル１０２にねじこまれ、光フ ァイバ１０２の端部がレセプタクル１０２の内奥まで入る。

【０００７】 このようにしてレセプタクル１０２に取付固定された光ファイバ１０２の端面 より放射状に入射したレーザ光ＬＢは、コリメータレンズ１１２で平行光にされ たのち集光レンズ１１４により集光され、保護ガラス１２４を通って、ノズル孔 １２０ｂより出射される。

【０００８】 なお、ノズル１２０の側部にはガス導入口１２０ｃが穿孔され、このガス導入 口１２０ｃにガス菅（図示せず）を受けるための継手１２２が着脱可能に取り付 けられる。この継手１２２およびガス導入口１２０ｃを介してノズル１２０内に 供給されたアシストガスは、ノズル孔１２０ｂより噴射される。レーザ光の照射 位置（加工点）にアシストガスが噴き付けられることで、被加工物の酸化・溶融 が促進され、切断等のレーザ加工が容易になる。このように、ノズル１２０のノ ズル孔１２０ｂは、レーザ光ＬＢを出射するためのレーザ出射口と、アシストガ スを噴射するためのガス噴射口とを兼ねている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のレーザ出射ユニットでは、プラグ１３２をレセプタクル１０２にね じこんで光ファイバ１３０の一端部をレセプタクル１０２に取付する際に、光フ ァイバ１３０の端面がレセプタクル１０２の内奥のどの位置（深さ）まで達する のかわからなかった。すなわち、光ファイバ１３０の端面を一定位置に位置決め することができなかった。

【００１０】 したがって、コリメータレンズ１１２から集光レンズ１１４に入射するレーザ 光ＬＢを正確な平行光とするには、光ファイバ１３０の端面とコリメータレンズ １１２間の距離がレンズ１１２の焦点距離に等しくなるよう、フォーカスリング １１６を回してコリメータレンズ１１２の位置を調整しなければならず、面倒で あった。また、一度調整しても、たとえば光ファイバ１３０の端面研磨等のため に光ファイバ１３０を取外し、また付け直すときは、改めて焦点合わせ調整を行 わなくてはならなかった。

【００１１】 本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバの取付時に光フ ァイバ端面の位置決めを容易にし、焦点合わせ等の調整を不要ないし容易にする レーザ出射ユニットを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案のレーザ出射ユニットは、ユニット基端 部に設けたレセプタクルにプラグを介して光ファイバの一端部を着脱可能に取付 し、光ファイバの端面より入射したレーザ光を集光してユニット先端部より出射 するレーザ出射ユニットにおいて、レセプタクルの内奥に、光ファイバの一端部 を包むプラグの支持管の端面を受けるストッパ手段を設ける構成とした。

【００１３】

【作用】

プラグの支持管をレセプタクルの中に挿入すると、レセプタクルの内奥で支持 管の端面がストッパ手段に当接し、それ以上奥へ入らなくなる。ねじ込み式でプ ラグをレセプタクルに挿着する場合は、支持管の端面がストッパ手段に当接する と、ネジが回らなくなるので、その回らなくなった状態でプラグを固定する。

【００１４】 支持管の端面と光ファイバの端面とは一定の位置関係にあり、一般には同一面 内にある。したがって、支持管の端面がストッパ手段に位置決めされることによ り、光ファイバの端面も一定位置に位置決めされることになる。これにより、本 考案のレーザ出射ユニットにおいては、光ファイバからの光が常に一定位置から 入射するので、コリメータレンズを一定位置に固定することができ、入射光に対 する焦点合わせが不要となる。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案の一実施例によるレーザ出射ユニットの構成を示す縦断面図であ る。このレーザ出射ユニットにおいて、ユニット取付板１０は、ロボット等のユ ニット支持手段（図示せず）に取付固定される。

【００１６】 ユニット取付板１０の中心部に支持筒１３が固着され、この支持筒１３の一端 部（ユニット基端側端部）にレセプタクル１２が冠着される。レセプタクル１２ は、ボルト（図示せず）により支持筒１３に固定される。支持筒１３は、レセプ タクル１２の筒部に所定の深さまで嵌入する小径筒部１３ａを有している。本実 施例では、この小径筒部１３ａの端面が、光ファイバ端面を位置決めするための ストッパ手段を構成する。

【００１７】 レセプタクル１２の外周面にはネジ１２ａが切られ、このネジ部１２ａにプラ グ８０が螺着されるようになっている。プラグ８０は、プラグ本体８２と、この プラグ本体８２の中心に軸方向に挿着され、光ファイバ７０の一端部を包む銅管 （支持管）８４と、プラグ本体８２に回転可能に嵌着され、レセプタクル１２の ネジ部１２ａに螺合するコネクタ部８６とを有する。

【００１８】 かかる構成によれば、銅管８４をレセプタクル１２の筒の中に挿入し、コネク タ部８６を所定方向（たとえば時計回り）に回すと、プラグ８０がレセプタクル １２にねじこまれる。そして、銅管８４の端面が支持筒１３の小径筒部１３ａの 端面に当接すると、それ以上プラグ８０がレセプタクル１２にねじこまれなくな り、コネクタ部８６が回らなくなる。この状態になったなら、コネクタ部８６の 回転操作を止め、取付を終了する。このようにして光ファイバ７０がレセプタク ル１２に取付されると、光ファイバ７０の端面は支持筒１３の小径筒部１３ａの 端面位置に位置決めされる。

【００１９】 したがって、たとえば端面研磨等のために光ファイバ７０を取外し、修理後に 取付し直す場合でも、銅管８４の端面が支持筒１３の小径筒部１３ａの端面に当 接するまで、プラグ８０をレセプタクル１２にねじこむことで、光ファイバ７０ の端面を容易に位置決めすることができる。なお、光ファイバの端面研磨におい ては、支持管８４の端面も光ファイバ７０の端面と一緒に研磨されるので、研磨 後においても支持管８４の端面と光ファイバ７０の端面とは同一面内にある。

【００２０】 ユニット取付板１０の内側面には、支持板１４を介して筒状の第１のレンズ保 持部１６が、たとえば１２０度間隔で３個のボルト１８によって固定される。こ の第１のレンズ保持部１６の先端部の内側には、コリメータレンズ２０が突起２ ２とストッパ・リング２４間に挟着保持される。このコリメータレンズ２０の配 設位置は、このレンズ２０と支持筒１３の小径筒部１３ａの端面との間の光軸上 の距離がレンズ２０の焦点距離に等しくなるような位置に選ばれる。

【００２１】 この第１のレンズ保持部１６の外側に筒状の第２のレンズ保持部２６が遊嵌さ れる。この第２のレンズ保持部２６の先端部の内側には、集光レンズ２８がスト ッパ・リング３０と突起３２間に挟着保持されるとともに、保護ガラス３４がＯ リング３６とレンズ押さえ蓋３８間に挟着されるようにして取り付けられる。ガ ラス押さえ蓋３８は、第２のレンズ保持部２６の先端部の外周面に形成されたネ ジ２６ａに螺着されている。これにより、レンズ押さえ蓋３８を外すことで、保 護ガラス３４が随時交換できるようになっている。

【００２２】 第２のレンズ保持部２６の基端部の外周面にはネジ２６ａが切られ、このネジ ２６ａに調整リング４２およびロック・リング４４が螺合している。調整リング ４２の基端部は第１のレンズ保持部１６の凹部１６ａに係合し、回転可能ではあ るが、光軸方向には移動できないようになっている。これにより、調整リング４ ２を回すと、第２のレンズ保持部２６が第１のレンズ保持部１６に対して光軸方 向に摺動し、これによってコリメータレンズ２０が固定されたまま集光レンズ２ ８が同方向に移動（前進または後退）するようになっている。

【００２３】 第２のレンズ保持部２６の中間部の外側には、断面Ｌ字形のジョイント部４６ が遊嵌される。このジョイント部４６は、その水平部にて９０度間隔で４つのボ ルト４８により、第１のレンズ保持部１６の中間部に固着されている。第２のレ ンズ保持部２６の中間部には、それらのボルト４８を通すための開口２６ａが形 成されている。５０は、各ボルト４８の締め付け具合を規定するためのカラーで ある。

【００２４】 ジョイント部４６には、たとえば１２０度間隔でボルト５２により中間リング ５４が固着される。そして、この中間リング５４に、たとえば１２０度間隔でボ ルト５６によりノズル５８が固着される。ジョイント部４６に対する中間リング ５４の取付固定に際しては、ボルト５２を緩めた状態で、Ｘ方向位置合わせ調整 ネジ６０およびそれと直角な位置に設けられたＹ方向位置合わせ調整ネジ（図示 せず）により、ノズル５８のノズル孔（開口）５８ｂを光軸上に位置合わせする ための調整が行われる。ジョイント部４６には、ボルト５２のシフトを可能とす るために大きなボルト通し穴４６ａが形成されている。

【００２５】 このように、本レーザ出射ユニットでは、一度ノズル孔５８ｂの位置合わせを 行ってからジョイント部４６に中間リング５４を取付固定すると、後に保護ガラ ス３４の交換等のためノズル５８を中間リング５４から外し、付け直しても、常 にノズル５８が同一の取付位置に戻されるため、ノズル孔５８ａの位置合わせを 再度行う必要はない。

【００２６】 中間リング５４の内周面には、アシストガスを円周方向に引き入れるための溝 ５４ａが形成されている。アシストガスは、この溝５４ａから第２のレンズ保持 部２６とノズル５８との隙間６２を抜け、ノズル孔５８ａより噴射される。

【００２７】 本レーザ出射ユニットにおいて、所定位置に位置決めされた光ファイバ７０の 端面より放射状に入射したレーザ光ＬＢは、入射位置から一定距離（焦点距離） に位置するコリメータレンズ２０に入射してそこで平行光となり、次に第２のレ ンズ保持部２６に保持された集光レンズ２８に入射してこのレンズ２８により集 光され、ノズル孔５８ｂより出射される。この出射されたレーザ光ＬＢのビーム 径を変えるには、調整リング４２を回して、第２のレンズ保持部２６および集光 レンズ２８を光軸方向に移動（前進または後退）させる。

【００２８】 このように、本レーザ出射ユニットでは、光ファイバ７０の端面が所定位置に 位置決めされるので、コリメータレンズ２０を一定位置に固定し、集光レンズ２ ８のみを可動としている。そして、ユニット取付板１０に固定された第１のレン ズ保持部１６にノズル２８を取付することにより、集光レンズ２８が光軸方向に 移動しても、ノズル５８は同方向に移動しないようにして、ユニットの全長が変 わらないようにした。したがって、出射レーザ光のスポットを調整するため、調 整リング４２を回して集光レンズ２８を前進させても、その後にロボットが本ユ ニットを加工点位置付近の設定位置まで搬送した際、当該被加工物にノズル５８ の先端が衝突するようなおそれはない。

【００２９】 なお、上述したレーザ出射ユニットではノズル孔５８からレーザ光ＬＢと一緒 にアシストガスを出すようにした。しかし、アシストガスを噴射せずにレーザ光 を出射するだけのレーザ出射ユニットでも、被加工物からのスプラッシュ等から 保護レンズを出来るだけ保護するためのカバーとしてユニット先端部にノズルを 備えることも可能である。

【００３０】

【考案の効果】

本考案は、上述したような構成を有することにより、以下のような効果を奏す る。 ユニット基端部でプラグを介して光ファイバの一端部を受けるレセプタクルの 内奥にストッパ手段を設け、このストッパ手段によって、プラグの支持管を位置 決めし、ひいては光ファイバの端面を位置決めするようにしたので、光ファイバ の取付時に焦点合わせ等の面倒な調整が不要であり、入射光を平行光にするため のコリメータレンズを固定配置することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるレーザ出射ユニットの
構成を示す縦断面図である。

【図２】従来の代表的なレーザ出射ユニットの構成を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１２ レセプタクル １３ 支持筒 １３ａ 小径筒部（ストッパ手段） １６ 第１のレンズ保持部 ２０ コリメータレンズ ２６ 第１のレンズ保持部 ２８ 集光レンズ ４２ 調整リング ７０ 光ファイバ ８０ プラグ ８２ プラグ本体 ８４ 銅管（支持管） ８６ コネクタ部

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 ユニット基端部に設けたレセプタクルに
   プラグを介して光ファィバの一端部を着脱可能に取付
   し、前記光ファイバの端面より入射したレーザ光を集光
   してユニット先端部より出射するレーザ出射ユニットに
   おいて、 前記レセプタクルの内奥に、前記光ファイバの一端部を
   包む前記プラグの支持管の端面を受けるストッパ手段を
   設けたことを特徴とするレーザ出射ユニット。