JPH09166738A - レーザ加工機用レンズマウント - Google Patents
レーザ加工機用レンズマウントInfo
- Publication number
- JPH09166738A JPH09166738A JP32888295A JP32888295A JPH09166738A JP H09166738 A JPH09166738 A JP H09166738A JP 32888295 A JP32888295 A JP 32888295A JP 32888295 A JP32888295 A JP 32888295A JP H09166738 A JPH09166738 A JP H09166738A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- window
- gas
- mount
- pressure
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- Pending
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- Lens Barrels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アシストガスを併用して切断加工等を行うレ
ーザ加工機においては、アシストガスの圧力で最終段の
集光レンズが変形し、加工特性が悪くなるので、この問
題をレンズマウントを改善して解決することである。 【解決手段】 マウント本体１の内部に組付ける非球面
レンズ３と、アシストガスを導入するノズル６との間に
平板ウインド４を配置し、このウインド４でアシストガ
スを遮断してそのガスの圧力が非球面レンズ３に作用し
ないようにしたので、ガス圧によるレンズ変形が防止さ
れてレンズの集光特性が悪くならない。
ーザ加工機においては、アシストガスの圧力で最終段の
集光レンズが変形し、加工特性が悪くなるので、この問
題をレンズマウントを改善して解決することである。 【解決手段】 マウント本体１の内部に組付ける非球面
レンズ３と、アシストガスを導入するノズル６との間に
平板ウインド４を配置し、このウインド４でアシストガ
スを遮断してそのガスの圧力が非球面レンズ３に作用し
ないようにしたので、ガス圧によるレンズ変形が防止さ
れてレンズの集光特性が悪くならない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＯ2 レーザ、
ＹＡＧレーザなどのレーザ光線で切断、溶接などを行う
レーザ加工機用のレンズマウントに関する。
ＹＡＧレーザなどのレーザ光線で切断、溶接などを行う
レーザ加工機用のレンズマウントに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工機は、発振器から送られてき
たレーザ光を導光路の終端近くで集束して被加工物に照
射する。集光には、例えばＣＯ2 レーザによる切断加工
の場合、ＺｎＳｅの球面レンズが用いられている。
たレーザ光を導光路の終端近くで集束して被加工物に照
射する。集光には、例えばＣＯ2 レーザによる切断加工
の場合、ＺｎＳｅの球面レンズが用いられている。
【０００３】また、軟鋼材のレーザ切断は、レーザ光を
火源とした酸化燃焼反応を利用するので、反応を促進す
るために酸素を被加工部へ大量に供給しながら行われ
る。この酸素は、集光レンズを組付けたレンズマウント
の本体にノズルを接続し、このノズル内に導入してノズ
ル先端から被加工部に向けて吹き出す。この場合、ノズ
ルの内部空間が集光レンズの出射面側空間につながって
いるので、集光レンズに対して酸素の圧力が加わる。そ
の酸素の供給圧力は、通常、６mm厚までの薄板切断では
５kg／cm2 、６〜２０mm厚の厚板切断では１０kg／cm2
にも達する。
火源とした酸化燃焼反応を利用するので、反応を促進す
るために酸素を被加工部へ大量に供給しながら行われ
る。この酸素は、集光レンズを組付けたレンズマウント
の本体にノズルを接続し、このノズル内に導入してノズ
ル先端から被加工部に向けて吹き出す。この場合、ノズ
ルの内部空間が集光レンズの出射面側空間につながって
いるので、集光レンズに対して酸素の圧力が加わる。そ
の酸素の供給圧力は、通常、６mm厚までの薄板切断では
５kg／cm2 、６〜２０mm厚の厚板切断では１０kg／cm2
にも達する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザ光は、集束密度
を高めるほど加工特性が向上する。この点で集光レンズ
は、球面レンズに比べて集光特性に優れる非球面レンズ
の方が望ましい。球面レンズと非球面レンズの集光特性
の一例を図３に比較して示す。これから判るように、非
球面レンズであればレーザ光を大きく絞り込んでスポッ
トサイズを小さくし、光のピーク強度を高めることがで
きる。
を高めるほど加工特性が向上する。この点で集光レンズ
は、球面レンズに比べて集光特性に優れる非球面レンズ
の方が望ましい。球面レンズと非球面レンズの集光特性
の一例を図３に比較して示す。これから判るように、非
球面レンズであればレーザ光を大きく絞り込んでスポッ
トサイズを小さくし、光のピーク強度を高めることがで
きる。
【０００５】ところが、従来のレンズマウントによるレ
ンズ保持であると上述したようにアシストガス（酸素な
ど）の圧力が集光レンズに作用し、その圧力でレンズが
変形するため、非球面レンズの集光特性の良さが生かさ
れないと言う問題がある。この非球面レンズは、変形に
よる集光特性の劣化もまた球面レンズに比べて大きく、
従って、ガス圧による変形が不可避の従来のレンズマウ
ントに組付けると、本来、集光特性が良いにもかかわら
ず、その利点が変形によって帳消しになり、加工特性は
向上しない。
ンズ保持であると上述したようにアシストガス（酸素な
ど）の圧力が集光レンズに作用し、その圧力でレンズが
変形するため、非球面レンズの集光特性の良さが生かさ
れないと言う問題がある。この非球面レンズは、変形に
よる集光特性の劣化もまた球面レンズに比べて大きく、
従って、ガス圧による変形が不可避の従来のレンズマウ
ントに組付けると、本来、集光特性が良いにもかかわら
ず、その利点が変形によって帳消しになり、加工特性は
向上しない。
【０００６】そこで、この発明は、アシストガスの圧力
による集光特性の悪化を無くすことを課題としている。
による集光特性の悪化を無くすことを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するため、導光路を有するマウント本体の内部に
レーザ光の集光レンズを組付け、このレンズの出射面側
でマウント本体に接続したノズル内にアシストガスを導
入し、このガスを被加工物に対するレーザ光照射点の周
りに吹き出すようにしてあるレーザ加工機用レンズマウ
ントにおいて、前記集光レンズとアシストガス導入部と
の間にレンズ側へのガス移動を遮断するウインドを付加
したのである。
を解決するため、導光路を有するマウント本体の内部に
レーザ光の集光レンズを組付け、このレンズの出射面側
でマウント本体に接続したノズル内にアシストガスを導
入し、このガスを被加工物に対するレーザ光照射点の周
りに吹き出すようにしてあるレーザ加工機用レンズマウ
ントにおいて、前記集光レンズとアシストガス導入部と
の間にレンズ側へのガス移動を遮断するウインドを付加
したのである。
【０００８】なお、集光レンズは非球面レンズ、ウイン
ドは平板ウインドとするのが望ましい。
ドは平板ウインドとするのが望ましい。
【０００９】また、集光レンズとウインドを同一ホルダ
に組付けてレンズユニットを構成し、このユニットをマ
ウント本体に取付ける構造にするのも好ましい。
に組付けてレンズユニットを構成し、このユニットをマ
ウント本体に取付ける構造にするのも好ましい。
【００１０】
【作用】集光レンズとアシストガス導入部との間にウイ
ンドを配置すると、アシストガスの圧力がウインドに受
け止められるのでレンズの変形が起こらず、レンズ変形
による集光特性（加工特性）の悪化がなくなる。
ンドを配置すると、アシストガスの圧力がウインドに受
け止められるのでレンズの変形が起こらず、レンズ変形
による集光特性（加工特性）の悪化がなくなる。
【００１１】ウインドの設置効果は、変形による集光特
性の変化が著しい非球面レンズであるとより顕著に現れ
るが、ウインド設置は球面レンズの場合にも有効であ
る。この球面レンズも、変形すると非球面レンズほどで
はないが集光特性が悪くなるので、ガス圧が作用しない
ようにしておくに越したことはない。
性の変化が著しい非球面レンズであるとより顕著に現れ
るが、ウインド設置は球面レンズの場合にも有効であ
る。この球面レンズも、変形すると非球面レンズほどで
はないが集光特性が悪くなるので、ガス圧が作用しない
ようにしておくに越したことはない。
【００１２】また、ウインドの強度次第では、そのウイ
ンドがガス圧によって変形することが考えられる。この
変形は、平板ウインドであると平面が球面に変化するよ
うに起こるが、平板ウインドを例えばＯリングなどの軟
質材で保持して不均一な抵抗が加わらないようにした場
合、構造解析などから両面の変形量は同じになることが
判っている。従って、平板ウインドがガス圧で変形して
も両面の曲率半径が等しい無限焦点レンズ（これは光学
的に平板と同じ特性をもつ）が構成されるだけであっ
て、ウインドの設置による集光特性の変化は生じない。
ンドがガス圧によって変形することが考えられる。この
変形は、平板ウインドであると平面が球面に変化するよ
うに起こるが、平板ウインドを例えばＯリングなどの軟
質材で保持して不均一な抵抗が加わらないようにした場
合、構造解析などから両面の変形量は同じになることが
判っている。従って、平板ウインドがガス圧で変形して
も両面の曲率半径が等しい無限焦点レンズ（これは光学
的に平板と同じ特性をもつ）が構成されるだけであっ
て、ウインドの設置による集光特性の変化は生じない。
【００１３】このほか、集光レンズとウインドを同一ホ
ルダに組付けてユニット化したものは、レンズマウント
に対する組付けが簡単になる。
ルダに組付けてユニット化したものは、レンズマウント
に対する組付けが簡単になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に、この発明のレンズマウン
トの実施形態を示す。図の１は導光路２を有するマウン
ト本体であり、その内部に非球面レンズ３を組付けてあ
る。また、このレンズ３の出射面側に平板ウインド４が
設けられている。５は、ノズル６を一体に形成した（勿
論別体でもよい）押えリングであり、この押えリング５
をマウント本体１の先端外周に螺合させ（ボルト等によ
る締結も可）、このリング５で平板ウインド４を締付け
てマウント本体の先端に固定している。また、マウント
本体と平板ウインド間の界面はＯリング７によって封止
している。
トの実施形態を示す。図の１は導光路２を有するマウン
ト本体であり、その内部に非球面レンズ３を組付けてあ
る。また、このレンズ３の出射面側に平板ウインド４が
設けられている。５は、ノズル６を一体に形成した（勿
論別体でもよい）押えリングであり、この押えリング５
をマウント本体１の先端外周に螺合させ（ボルト等によ
る締結も可）、このリング５で平板ウインド４を締付け
てマウント本体の先端に固定している。また、マウント
本体と平板ウインド間の界面はＯリング７によって封止
している。
【００１５】ノズル６にはガス導入口８が設けられてお
り、ここからノズル内に導入されたアシストガスＢがノ
ズル先端からレーザ光Ａの照射点Ｐの周りに吹き出され
る。アシストガスＢの圧力は、遮蔽材として働く平板ウ
インド４に受け止められる。従って、非球面レンズ３に
はガス圧が作用せず、そのレンズの圧力変形が防止され
る。また、平板ウインド４は、圧力変形を起こしても上
述したように平板と同じ特性を保ち、これにより、非球
面レンズ３の本来の特性がそのまま生かされる。
り、ここからノズル内に導入されたアシストガスＢがノ
ズル先端からレーザ光Ａの照射点Ｐの周りに吹き出され
る。アシストガスＢの圧力は、遮蔽材として働く平板ウ
インド４に受け止められる。従って、非球面レンズ３に
はガス圧が作用せず、そのレンズの圧力変形が防止され
る。また、平板ウインド４は、圧力変形を起こしても上
述したように平板と同じ特性を保ち、これにより、非球
面レンズ３の本来の特性がそのまま生かされる。
【００１６】図２は、他の実施形態である。このレンズ
マウントは、非球面レンズ３、平板ウインド４、Ｏリン
グ７の３者を筒状のホルダ９に組付けてレンズユニット
１０を構成し、このレンズユニット１０を、マウント本
体１の内部に、ホルダ９の外周をＯリング１１等で封止
して組込むようにしている。
マウントは、非球面レンズ３、平板ウインド４、Ｏリン
グ７の３者を筒状のホルダ９に組付けてレンズユニット
１０を構成し、このレンズユニット１０を、マウント本
体１の内部に、ホルダ９の外周をＯリング１１等で封止
して組込むようにしている。
【００１７】レンズユニット１０は、ここではノズル６
の上端のフランジ１２をマウント本体の先端のフランジ
にボルトで締結してそのフランジ１２で押圧固定してい
るが、これ以外の構造で固定してもよい。
の上端のフランジ１２をマウント本体の先端のフランジ
にボルトで締結してそのフランジ１２で押圧固定してい
るが、これ以外の構造で固定してもよい。
【００１８】−実施例− 図１の構造のレンズマウントを試作した。非球面レンズ
３は、ＺｎＳｅ製、直径５０．８mm、焦点距離１２７mm
とし、平板ウインド４は、ＺｎＳｅ製、直径６３．５m
m、板厚６．３５mmとした。
３は、ＺｎＳｅ製、直径５０．８mm、焦点距離１２７mm
とし、平板ウインド４は、ＺｎＳｅ製、直径６３．５m
m、板厚６．３５mmとした。
【００１９】このレンズマウントをレーザ加工機に装着
してＣＯ2 レーザを集光し、ノズル６から被加部に酸素
を供給しながら鋼板の切断を行った。このときの酸素供
給圧を最大で１０kg／cm2 まで高めたが、非球面レンズ
３は変形せず、その結果、非球面レンズの利点が生かさ
れ、球面レンズをウインドなしで用いたものよりも良好
な集光特性（加工特性）が得られた。
してＣＯ2 レーザを集光し、ノズル６から被加部に酸素
を供給しながら鋼板の切断を行った。このときの酸素供
給圧を最大で１０kg／cm2 まで高めたが、非球面レンズ
３は変形せず、その結果、非球面レンズの利点が生かさ
れ、球面レンズをウインドなしで用いたものよりも良好
な集光特性（加工特性）が得られた。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のレンズ
マウントは、アシストガスの移動をウインドで遮断して
そのガスの圧力が集光レンズに加わらないようにしたも
のであるから、レンズの圧力変形による集光特性の悪化
が防止され、レーザ加工機の加工特性が向上する。
マウントは、アシストガスの移動をウインドで遮断して
そのガスの圧力が集光レンズに加わらないようにしたも
のであるから、レンズの圧力変形による集光特性の悪化
が防止され、レーザ加工機の加工特性が向上する。
【００２１】集光レンズとして非球面レンズを用いたも
のは、そのレンズの集光特性の良さが生かされ、また、
平板ウインドを用いたものは、そのウインドの変形によ
る影響もなく、加工特性の向上効果が特に著しい。
のは、そのレンズの集光特性の良さが生かされ、また、
平板ウインドを用いたものは、そのウインドの変形によ
る影響もなく、加工特性の向上効果が特に著しい。
【００２２】また、集光レンズとウインドをユニット化
して組込むものは、組付けも簡単になる。
して組込むものは、組付けも簡単になる。
【図１】この発明のレンズマウントの実施形態を示す断
面図
面図
【図２】他の実施形態の要部を示す断面図
【図３】球面レンズと非球面レンズの集光特性の一例を
比較して示す図表
比較して示す図表
１ マウント本体 ２ 導光路 ３ 非球面レンズ ４ 平板ウインド ５ 押えリング ６ ノズル ７、１１ Ｏリング ８ ガス導入口 ９ ホルダ １０ レンズユニット １２ フランジ Ａ レーザ光 Ｂ アシストガス
Claims (3)
- 【請求項１】 導光路を有するマウント本体の内部にレ
ーザ光の集光レンズを組付け、このレンズの出射面側で
マウント本体に接続したノズル内にアシストガスを導入
し、このガスを被加工物に対するレーザ光照射点の周り
に吹き出すようにしてあるレーザ加工機用レンズマウン
トにおいて、前記集光レンズとアシストガス導入部との
間にレンズ側へのガス移動を遮断するウインドを付加し
たことを特徴とするレーザ加工機用レンズマウント。 - 【請求項２】 集光レンズを非球面レンズ、ウインドを
平板ウインドとしてある請求項１記載のレーザ加工機用
レンズマウント。 - 【請求項３】 集光レンズとウインドを同一ホルダに組
付けてレンズユニットを構成し、このユニットをマウン
ト本体に取付けるようにしてある請求項１又は２記載の
レーザ加工機用レンズマウント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32888295A JPH09166738A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | レーザ加工機用レンズマウント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32888295A JPH09166738A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | レーザ加工機用レンズマウント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166738A true JPH09166738A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18215157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32888295A Pending JPH09166738A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | レーザ加工機用レンズマウント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09166738A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10144089B2 (en) | 2014-01-22 | 2018-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser processing apparatus |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP32888295A patent/JPH09166738A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10144089B2 (en) | 2014-01-22 | 2018-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser processing apparatus |
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