JPH1119766A - 光ビーム加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光ランプを交換した場合にも、発光ランプ
に対する移動制御を安定して確実に行い、常に発光ラン
プを適切な位置に移動することができ、常に安定した加
熱動作を得ることができる光ビーム加熱装置を提供す
る。 【解決手段】 発光ランプ１の交換時には、操作手段１
２への操作により移動量指令手段１１を作動し、交換し
た発光ランプ１を、移動量指令手段１１に設定された交
換前の発光ランプ１における陰極１ａの消耗値分だけ移
動させて最適な位置に戻すことによって、発光ランプ１
に対して安定した確実な移動制御を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ランプからの
光ビームの光エネルギーを利用して、非接触で局部加熱
を行うための熱源として使用する光ビーム加熱装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、非接触で局部加熱を行うための非
接触局部加熱装置として、光源である発光ランプからの
光を集光して光ビームとし、その光エネルギーを利用し
て被加熱物を加熱する光ビーム加熱装置が、はんだ付け
の際の加熱や、細径ポリウレタン線の皮膜除去や、ある
いは樹脂の加熱溶融加工などを行うための熱源として広
く使用されている。

【０００３】このような従来の光ビーム加熱装置につい
てその概略を以下に説明する。図５において、１はキセ
ノンランプ等の発光ランプ、１ａは発光ランプ１の陰
極、１ｂは発光ランプ１の陽極、２は発光ランプ１に電
力を供給する電源回路、３は発光ランプ１を矢印Ｙ１の
方向に移動させる移動機構、４は発光ランプ１からの光
を集光する楕円反射鏡、５は光ファイバであり、数十〜
数百本のファイバ素線を束ねて、バンドル状に構成され
る。光ファイバ５の受光端５ａは中央部が楕円反射鏡４
の第２焦点の位置にくるよう取付金具（図示せず）で固
定される。６はレンズユニットで、光ファイバ５の出射
端５ｂより出射した光を集光する光学レンズ系が組み込
まれている。７は光強度検出用光ファイバで、光ファイ
バ５の受光端５ａの中心に配置されている。８は光強度
検出用光ファイバ７の光出力を電気量に変換する光電変
換器、９は光電変換器８の出力値を記憶・演算するとと
もに、その演算結果によって、発光ランプ１の移動量を
モータドライバ１０を介して移動機構３へ指令すること
ができるような制御手段である。

【０００４】以上のように構成された光ビーム加熱装置
について、その動作を以下に説明する。通常では発光ラ
ンプ１の輝点は陰極１ａの先端近傍にあり、その輝点は
楕円反射鏡４の第１焦点に位置するように発光ランプ１
の移動機構３によって調整される。輝点からの発光光
は、楕円反射鏡４で反射し、楕円反射鏡４の第２焦点位
置に配置された光ファイバ５の受光端５ａに集光され
る。この集光光は、光ファイバ５により伝送され出射端
５ｂからの出射後、レンズユニット６により再度集光さ
れ、この集光光によって被加熱物の加熱が行われる。

【０００５】ところで、発光ランプ１としては通常キセ
ノンランプ等のアーク放電ランプが用いられるが、この
アーク放電ランプは、使用時間の経過によって電極１
ａ，１ｂが消耗してくる。発光ランプ１の輝点は陰極１
ａの近傍にあり、陰極１ａ先端の消耗によって、発光ラ
ンプ１の輝点と楕円反射鏡４の第１焦点とに位置的なズ
レが生じる。この位置ズレによる加熱出力の低下を防ぐ
ため、発光ランプ１の一定使用時間毎に移動機構３を駆
動し、発光ランプ１の輝点を楕円反射鏡４の第２焦点に
合わせるような作業が必要であり、現在はこれを自動的
に行うような機器が実用化されている。

【０００６】図５に示す例では、発光ランプ１は陽極１
ｂが上部に配置され陰極１ａが下側に配置されており、
この場合、陰極１ａの消耗によって輝点は下方向にズレ
てくるため、発光ランプ１の使用時間の経過に従い、移
動機構３によって発光ランプ１を徐々に上方向に移動さ
せる必要がある。

【０００７】このために、光ファイバ５の受光端５ａの
中央に配置した光強度検出用光ファイバ７の光出力を光
電変換器８により光電変換し、この出力を、制御手段９
により、一定時間毎に自動的に計測し、その出力が最大
値になるように、モータドライバ１０を介して移動機構
３を動作させるようにしていた。この動作を自動的に行
うために制御手段９に内蔵された自動焦点合せのプログ
ラムの一例を、図６に示す。

【０００８】このプログラムでは、まず光強度検出用光
ファイバ７からの光強度検出を行い（ステップ６１）、
次に発光ランプ１を単位量移動させて、同様に光強度を
測定し（ステップ６２）、光強度が高くなれば引続き同
一方向に発光ランプ１を移動させ（ステップ６３）、低
ければ反対方向に移動させるという繰返しにより（ステ
ップ６４）、最終的に前記の光強度が最も高くなるよう
に発光ランプ１の位置を移動させることによって、発光
ランプ１の輝点を楕円反射鏡４の第１焦点に合わせてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の光ビーム加熱装置では、発光ランプ１の使用
時間の経過に従い、発光ランプ１の位置を徐々に上方向
に移動させるので、発光ランプ１が寿命に達する時期に
は、発光ランプ１の位置は当初の位置から相当に上に動
いている。そして発光ランプ１は寿命になると新しい発
光ランプに交換されるが、発光ランプ１の移動機構３は
前述のように相当に上に移動しており、この位置のまま
発光ランプ１のみを新品に交換した場合には、そのとき
の発光ランプ１の輝点は楕円反射鏡４の第１焦点から外
れてしまい、加熱のための所定の光出力が得られないと
いう問題点を有していた。

【００１０】また、図６のプログラムでは光強度を検出
しながらその値が高くなる方向に発光ランプ１を移動さ
せているので、このような制御により発光ランプ１の位
置を適正に戻すことが可能な場合もあるが、これはあく
までも光強度検出用光ファイバ７の出力値が検出できる
レベルであることが前提であり、発光ランプ１を交換し
た時には、その位置ズレが非常に大きいために検出する
出力が低すぎて探せないという場合が多く、その位置合
わせのための制御手段９による移動制御は動作的に不安
定になってしまう。

【００１１】そのため、常に発光ランプ１を適切な位置
に移動することができるとは限らず、常に安定した加熱
動作を得ることができないという問題点を有していた。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、発光手
段である発光ランプを交換した場合にも、発光ランプに
対する移動制御を安定して確実に行い、常に発光ランプ
を適切な位置に移動することができ、常に安定した加熱
動作を得ることができる光ビーム加熱装置を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の光ビーム加熱装置は、発光手段の交換時に
は、操作手段への操作により、その発光手段を、交換前
の発光手段における電極の消耗値分だけ移動させて最適
な位置に戻すことによって、発光手段に対して安定した
確実な移動制御を可能とすることを特徴とする。

【００１３】また、発光手段の交換時には、発光手段を
交換したことを交換検知手段によって検知することによ
り、その発光手段を、交換前の発光手段における電極の
消耗値分だけ移動させて最適な位置に戻すことによっ
て、発光手段に対して安定した確実な移動制御を可能と
することを特徴とする。

【００１４】また、発光手段の交換時には、光検出手段
の出力値と基準値を比較して、その結果から発光手段が
交換されたものと判定することにより、その発光手段
を、交換前の発光手段における電極の消耗値分だけ移動
させて最適な位置に戻すことによって、発光手段に対し
て安定した確実な移動制御を可能とすることを特徴とす
る。

【００１５】以上により、発光手段を交換した場合に
も、発光手段に対する移動制御を安定して確実に行い、
常に発光手段を適切な位置に移動することができ、常に
安定した加熱動作を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の光ビー
ム加熱装置は、対向する電極間のアーク放電により発光
する発光手段と、前記発光手段からの発光光を集光する
集光手段と、前記発光手段を移動させる移動手段と、前
記集光手段による集光光の強度変化に対応する前記発光
手段の電極の消耗量に応じて、前記発光手段を移動する
ように前記移動手段を制御する制御手段とを備えた光ビ
ーム加熱装置において、前記発光手段の交換前における
電極の消耗量に対応する移動量を前記移動手段に指令す
る移動量指令手段と、前記発光手段の交換時に前記移動
量指令手段を作動させるための操作手段とを備えた構成
とする。

【００１７】この構成によると、発光手段の交換時に
は、操作手段への操作により、その発光手段を、交換前
の発光手段における電極の消耗値分だけ移動させて最適
な位置に戻すことによって、発光手段に対して安定した
確実な移動制御を可能とする。

【００１８】請求項２に記載の光ビーム加熱装置は、対
向する電極間のアーク放電により発光する発光手段と、
前記発光手段からの発光光を集光する集光手段と、前記
発光手段を移動させる移動手段と、前記集光手段による
集光光の強度変化に対応する前記発光手段の電極の消耗
量に応じて、前記発光手段を移動するように前記移動手
段を制御する制御手段とを備えた光ビーム加熱装置にお
いて、前記発光手段の交換前における電極の消耗量に対
応する移動量を前記移動手段に指令する移動量指令手段
と、前記発光手段を交換したことを検知する交換検知手
段と、前記交換検知手段からの検知信号により、所定時
間後に前記移動量指令手段を作動させるための作動手段
とを備えた構成とする。

【００１９】この構成によると、発光手段の交換時に
は、発光手段を交換したことを交換検知手段によって検
知することにより、その発光手段を、交換前の発光手段
における電極の消耗値分だけ移動させて最適な位置に戻
すことによって、発光手段に対して安定した確実な移動
制御を可能とする。

【００２０】請求項３に記載の光ビーム加熱装置は、対
向する電極間のアーク放電により発光する発光手段と、
前記発光手段からの発光光を集光する集光手段と、前記
発光手段を移動させる移動手段と、前記集光手段による
集光光の強度変化に対応する前記発光手段の電極の消耗
量に応じて、前記発光手段を移動するように前記移動手
段を制御する制御手段とを備えた光ビーム加熱装置にお
いて、前記集光光の強度を検出する光検出手段と、前記
光検出手段からの出力を光電変換する光電変換手段とを
備え、前記光電変換手段を、その出力値を前記集光光の
強度変化に対応する前記発光手段の電極の消耗量に応じ
て変化させるように構成し、前記制御手段を、前記光電
変換手段からの出力値が予め設定された基準値より低い
場合に、前記発光手段をその交換前における電極の消耗
量に対応して設定した一定量移動するよう前記移動手段
を制御するように構成する。

【００２１】この構成によると、発光手段の交換時に
は、光検出手段の出力値と基準値を比較して、その結果
から発光手段が交換されたものと判定することにより、
その発光手段を、交換前の発光手段における電極の消耗
値分だけ移動させて最適な位置に戻すことによって、発
光手段に対して安定した確実な移動制御を可能とする。

【００２２】以下、本発明の実施の形態を示す光ビーム
加熱装置について、図面を参照しながら具体的に説明す
る。 （実施の形態１）図１は本実施の形態１の光ビーム加熱
装置の構成を示すものであり、図１における符号１，１
ａ，１ｂ，２，３，４，５，５ａ，５ｂ，６，７，８，
９，１０で示すものは、図５に示す従来の光ビーム加熱
装置と同一であるので、ここでの説明は省略する。

【００２３】図１において、１１はモータドライバ１０
および移動機構３より構成される移動手段に発光手段で
ある発光ランプ１の移動量を指令する移動量指令手段、
１２は発光ランプ１を交換した時に、移動量指令手段１
１を作動させるための操作手段である。

【００２４】図５に示す従来例でも説明したように、発
光ランプ１は使用時間の経過に従って陰極１ａが消耗
し、発光ランプ１の輝点は集光手段である楕円反射鏡４
の第１焦点の位置からズレていくため、光ファイバ５の
受光端５ａに配置した光検出手段である光強度検出用光
ファイバ７の光出力を検出し、その出力が最大値になる
ように、定期的に図６に示す焦点合せプログラムを実行
し、発光ランプ１を適正な位置に移動させている。従っ
て発光ランプ１が寿命に達する時期には輝点は相当に上
に移動しており、この位置のまま発光ランプ１を新しい
物に交換すると、発光ランプ１が楕円反射鏡４の第１焦
点から位置ずれするために所定の出力が得られず、発光
ランプ１の第１焦点への位置合わせができない場合があ
る。

【００２５】発光ランプ１が新しい場合と寿命に達した
場合とではその輝点の移動量は、陰極１ａの消耗量にほ
ぼ等しく、本発明の出願者らの実験によると、この値は
発光ランプ１のばらつきによらず、ある一定の範囲内の
値であることが分った。

【００２６】本実施の形態１では、発光ランプ１が新し
い場合と寿命に達した場合との間で陰極１ａの消耗によ
り発生する発光ランプ１の位置ズレ量を、移動量指令手
段１１に設定しており、発光ランプ１の交換時に、作業
者が操作手段１２を操作することにより、移動量指令手
段１１および移動手段を作動させて、交換した発光ラン
プ１を、自動的に、発光ランプ１が新しい時の位置であ
る楕円反射鏡４の第１焦点位置に移動させている。 （実施の形態２）図２は本実施の形態２の光ビーム加熱
装置の構成を示すものであり、図２における符号１，１
ａ，１ｂ，２，３，４，５，５ａ，５ｂ，６，７，８，
９，１０で示すものは、図５に示す従来の光ビーム加熱
装置と同一であるので、ここでの説明は省略する。

【００２７】図２において、１１は実施の形態１で説明
したものと同一の移動量指令手段、１４は発光ランプ１
の交換を検知する交換検知手段、１３は交換検知手段１
４からの検知信号により所定時間後に移動量指令手段１
１を作動させる作動手段である。交換検知手段１４は、
発光ランプ１の交換時に、発光ランプ１が取外され再度
取付けられることを、近接センサなどを利用して検知す
るものである。

【００２８】本実施の形態２では、発光ランプ１の交換
を交換検知手段１４により自動的に検知し、作動手段１
３によって所定時間後に移動量指令手段１１を作動さ
せ、実施の形態１の場合と同様に、交換した発光ランプ
１を、自動的に、発光ランプ１が新しい時の位置である
楕円反射鏡４の第１焦点位置に移動させている。 （実施の形態３）図３は本実施の形態３の光ビーム加熱
装置の構成を示すものであり、図３における符号１，１
ａ，１ｂ，２，３，４，５，５ａ，５ｂ，６，７，８，
１０で示すものは、図５に示す従来の光ビーム加熱装置
と同一であるので、ここでの説明は省略する。

【００２９】図３において、９ａは、光電変換器８の出
力値と予め設定された基準値とを比較し、光電変換手段
である光電変換器８の出力値が基準値より低い場合に移
動機構３とモータドライバ１０よりなる移動手段を一定
量移動させるように制御する制御手段である。この制御
手段９ａの移動制御動作を示す内蔵プログラム例を図４
に示す。

【００３０】本実施の形態３では、図４に示すように、
発光ランプ１を新品に交換した際に、発光ランプ１の輝
点と楕円反射鏡４の第１焦点の大幅な位置ずれから生じ
る出力の低下を、あらかじめ設定された基準値と比較す
ることによって検出する（ステップ４１，４２）。すな
わち光出力が基準値以下であれば、発光ランプ１が新品
に交換されたものと判断して、交換した発光ランプ１を
自動的に発光ランプ１が新しい時の第１焦点位置に移動
させるようにしている（ステップ４３）。その後、図６
に示して説明した自動焦点合わせプログラムを実行する
ことにより、さらに細かな移動制御を行っている（ステ
ップ４４）。

【００３１】以上の各実施の形態の動作により、発光ラ
ンプ１を交換した場合にも、その発光ランプ１に対する
移動制御を安定して確実に行い、常に発光ランプ１を適
切な位置に移動することができ、常に安定した加熱動作
を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載の発明によ
れば、発光手段の交換時には、操作手段への操作によ
り、その発光手段を、交換前の発光手段における電極の
消耗値分だけ移動させて最適な位置に戻すことによっ
て、発光手段に対して安定した確実な移動制御を可能と
することができる。

【００３３】また、請求項２に記載の発明によれば、発
光手段の交換時には、発光手段を交換したことを交換検
知手段によって検知することにより、その発光手段を、
交換前の発光手段における電極の消耗値分だけ移動させ
て最適な位置に戻すことによって、発光手段に対して安
定した確実な移動制御を可能とすることができる。

【００３４】また、請求項３に記載の発明によれば、発
光手段の交換時には、光検出手段の出力値と基準値を比
較して、その結果から発光手段が交換されたものと判定
することにより、その発光手段を、交換前の発光手段に
おける電極の消耗値分だけ移動させて最適な位置に戻す
ことによって、発光手段に対して安定した確実な移動制
御を可能とすることができる。

【００３５】以上のため、発光手段を交換した場合に
も、発光手段に対する移動制御を安定して確実に行い、
常に発光手段を適切な位置に移動することができ、常に
安定した加熱動作を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の光ビーム加熱装置の構
成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態２の光ビーム加熱装置の構
成を示すブロック図

【図３】本発明の実施の形態３の光ビーム加熱装置の構
成を示すブロック図

【図４】同実施の形態３における制御手段内の動作例を
示すフローチャート

【図５】従来の光ビーム加熱装置の動作概念を示す構成
ブロック図

【図６】同従来例における制御手段内の動作例を示すフ
ローチャート

【符号の説明】

１ 発光ランプ １ａ 陰極 １ｂ 陽極 ２ 電源回路 ３ 移動機構 ４ 楕円反射鏡 ５ 光ファイバ ５ａ 受光端 ５ｂ 出射端 ６ レンズユニット ７ 光強度検出用光ファイバ ８ 光電変換器 ９，９ａ 制御手段 １０ モータドライバ １１ 移動量指令手段 １２ 操作手段 １３ 作動手段 １４ 交換検知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 守亮 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極間のアーク放電により発光
   する発光手段と、前記発光手段からの発光光を集光する
   集光手段と、前記発光手段を移動させる移動手段と、前
   記集光手段による集光光の強度変化に対応する前記発光
   手段の電極の消耗量に応じて、前記発光手段を移動する
   ように前記移動手段を制御する制御手段とを備えた光ビ
   ーム加熱装置において、前記発光手段の交換前における
   電極の消耗量に対応する移動量を前記移動手段に指令す
   る移動量指令手段と、前記発光手段の交換時に前記移動
   量指令手段を作動させるための操作手段とを備えた光ビ
   ーム加熱装置。
2. 【請求項２】 対向する電極間のアーク放電により発光
   する発光手段と、前記発光手段からの発光光を集光する
   集光手段と、前記発光手段を移動させる移動手段と、前
   記集光手段による集光光の強度変化に対応する前記発光
   手段の電極の消耗量に応じて、前記発光手段を移動する
   ように前記移動手段を制御する制御手段とを備えた光ビ
   ーム加熱装置において、前記発光手段の交換前における
   電極の消耗量に対応する移動量を前記移動手段に指令す
   る移動量指令手段と、前記発光手段を交換したことを検
   知する交換検知手段と、前記交換検知手段からの検知信
   号により、所定時間後に前記移動量指令手段を作動させ
   るための作動手段とを備えた光ビーム加熱装置。
3. 【請求項３】 対向する電極間のアーク放電により発光
   する発光手段と、前記発光手段からの発光光を集光する
   集光手段と、前記発光手段を移動させる移動手段と、前
   記集光手段による集光光の強度変化に対応する前記発光
   手段の電極の消耗量に応じて、前記発光手段を移動する
   ように前記移動手段を制御する制御手段とを備えた光ビ
   ーム加熱装置において、前記集光光の強度を検出する光
   検出手段と、前記光検出手段からの出力を光電変換する
   光電変換手段とを備え、前記光電変換手段を、その出力
   値を前記集光光の強度変化に対応する前記発光手段の電
   極の消耗量に応じて変化させるように構成し、前記制御
   手段を、前記光電変換手段からの出力値が予め設定され
   た基準値より低い場合に、前記発光手段をその交換前に
   おける電極の消耗量に対応して設定した一定量移動する
   よう前記移動手段を制御するように構成した光ビーム加
   熱装置。