JPS6246166Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、レーザ加工機、レーザメス等のレー
ザ応用機に係り、特にその集光レンズ調節装置に
関する。

例えばレーザ加工機は、周知のように金属、合
成樹脂、木材、ガラスあるいはセラミツク等の被
加工材に対し、レーザ光により切断、孔あけ、溶
接、あるいはスクライビング等の加工を行なうも
のであり、レーザ光を発振するための発振器と、
レーザ光を照射点近傍まで導くベンダおよび導光
路と、導光路からのレーザ光を収束して被加工材
に照射する集光部とから成つている。このレーザ
加工機では、収束したレーザ光のパワー密度が高
い程加工効率、加工精度の面で有利なため、集光
レンズの焦点を正しく試料上に結像させ、かつ被
加工材の厚さに適した焦点距離を有する集光レン
ズを使用する必要がある。また集光部に取り付け
たノズルから酸素、窒素等のガスを高流速で被加
工材に向けて噴射して、加工効率の向上を図ると
ともに、反射率の極めて高い被加工材溶融物を強
制的に排除し、常に新鮮な被加工面を露出させる
ことが必要である。

第１図はこのような目的で用いられている従来
のこの種集光レンズ調整装置を示すものである。
図示しないレーザ光源からのレーザ光Ｂを導く導
光管１の先端（下端）には固定筒２が螺合固定さ
れ、この固定筒２内には摺動内筒３が軸方向に摺
動可能に嵌まつている。この摺動内筒３の下端に
は集光レンズ４を保持するレンズ保持筒５が同様
に螺合固定され、摺動内筒３の下端にはさらにノ
ズル６が螺合固定されていて、これらの固定筒
２、摺動内筒３、レンズ保持筒５およびノズル６
が一連のレーザ光通路を形成している。

摺動内筒３の固定筒２に対する軸方向位置を変
える位置調節機構７は、固定筒２から半径方向に
突出させたスピンドル座８にマイクロメータ９の
スピンドル１０の先端を当接させる一方、摺動内
筒３から半径方向に突出させた案内板１１を固定
筒２の軸方向案内溝１２から突出させて、この案
内板１１に上記マイクロメータ９を固定してなつ
ている。また固定筒２と摺動内筒３の間の空間に
は、摺動内筒３を突出する方向に付勢する圧縮ば
ね１３が挿入されている。１４はノズル６に酸
素、窒素等のガスを供給するガス導入口である。

上記構成の従来装置は、被加工材１５の厚さに
応じて集光レンズ４により収束されるレーザ光が
正しく被加工材１５上に結ばれるようにマイクロ
メータヘツド９ａを回転させて集光レンズ４の高
さ位置を調整し、同時にガス導入口１４およびノ
ズル６から被加工材に向けてガスを高流速で噴射
してレーザ加工が行なわれる。しかしこの装置で
は被加工材の厚さが変わつた場合、被加工材１５
の厚さに適した焦点距離の集光レンズ４およびノ
ズル６を用いなければならないため、レンズ保持
筒５およびノズル６をその都度交換しなければな
らず、またその際、集光レンズと被加工材との距
離は集光レンズのほぼ焦点距離となるように調整
するため、集光レンズの光軸方向の調整量を大き
く必要とし、必然的に装置が大型化するという問
題点があつた。

またノズル６から噴出するガスで吹き飛ばされ
る被加工材溶融物や溶融物からの蒸発原子が、高
流速の該ガスにより周囲に飛散し、これらが摺動
内筒３の外部露出面に付着し、あるいは固定筒２
の案内溝１２から摺動内筒３の摺動面に付着凝固
する場合があり、そうすると摺動面が短期の内に
損なわれて摺動不能となるため、連続加工の停止
を余儀なくされることがあつた。さらに摺動内筒
３は圧縮ばね１３により固定筒２から突出する方
向に付勢されているため、高流速で噴射される酸
素、窒素等のガスの背圧の変化により摺動内筒３
の軸方向位置が変化することがあり、その結果、
集光レンズと被加工材との距離が集光レンズの焦
点距離とずれて加工精度が低下する場合があつ
た。

本考案は、このような従来装置の問題点を解消
するべくなされたもので、摺動内筒に、軸方向位
置を異ならせて二以上の集光レンズ保持座を設け
るとともに、これらの保持座に対応させて異なる
焦点距離の集光レンズを用意し、これらの集光レ
ンズのいずれか一を、対応する集光レンズ保持座
に保持することにより被加工物の厚さの変化に対
処できるようにしたことを特徴としている。また
摺動内筒の摺動面への溶融物の付着の問題および
ガス背圧による摺動内筒の移動の問題は、摺動内
筒に、固定筒との間に一定の環状空間を形成する
外筒を一体に設けるとともに、この環状空間内
に、摺動内筒を固定筒内に収納する方向に付勢す
る圧縮ばねを挿入して解決している。

以下図示実施例について本考案を説明する。第
２図、第３図は本考案の実施例を示す断面図およ
び部分断面図であつて、第１図の従来装置との共
通部分には同一の符号を付している。導光管１の
下端に着脱可能に螺合させた固定筒２の内周面に
は軸方向の案内溝１６が形成され、摺動内筒３に
固定したキー１７がこの案内溝１６に嵌まつてい
て、該摺動内筒３の摺動方向が上下方向に規制さ
れている。

摺動内筒３の上下端部にはそれぞれ集光レンズ
保持座１８，１９が形成されている。この保持座
１８，１９は雌ねじからなるもので、この雌ねじ
には第一レンズ保持筒２０、第二レンズ保持筒２
１が螺合可能である。そして第一レンズ保持筒２
０には長焦点集光レンズ２２が保持され、第二レ
ンズ保持筒２１には短焦点集光レンズ２３が保持
されている。

摺動内筒３の下端にはさらにガス導入口１４を
有するノズル６が螺合され、またこの摺動内筒３
の外側には摺動内筒３との間に一定の環状空間２
５を構成する外筒２４が固定されていて、この環
状空間２５の中に摺動内筒３を引き込む方向に付
勢する圧縮ばね２６が挿入されている。すなわち
圧縮ばね２６の下端は固定筒２と一体にしたばね
座２７に支持され、上端は外筒２４に螺合固定し
た圧縮ばね調整環２８に当接して、摺動内筒３を
内に引き込むように付勢している。位置調節機構
７は従来装置と同様であるがスピンドル１０は外
筒２４に突設した当付台２９に当接し、マイクロ
メータ９は固定筒２に固定されている。

上記第一レンズ保持筒２０の長焦点集光レンズ
はノズル６の直下、すなわち被加工材１５上に正
しく焦点を結ぶ焦点距離を有し、第二レンズ保持
筒２１の短焦点集光レンズ２３は同様の位置に焦
点を結ぶ焦点距離を有するもので、両者は択一し
て保持座１８または保持座１９に螺合して使用さ
れる。すなわち被加工材１５が比較的薄く、ある
いは加工しやすい材料の場合は第２図のように保
持座１９に第二レンズ保持筒２１を螺合させ、被
加工材１５が厚い場合には第３図のように保持座
１８側に第二レンズ保持筒２１を螺合させて使用
するのである。加工の際、位置調節機構７により
摺動内筒３の上下位置を調整し、ガス導入口１４
およびノズル６を介し被加工材１５に対しガスを
噴出するのは従来装置の場合と同じである。この
ように被加工材１５の性質に応じて集光レンズの
焦点距離を変えれば理想的な加工を行なうことが
できる。

摺動内筒３の外側には外筒２４が位置している
ため、摺動内筒３との摺動面に、加工に伴なつて
生じる被加工材溶融物や溶融物からの蒸発原子が
侵入するおそれはなく、またノズル６は摺動内筒
３を内方に付勢しているので摺動内筒３がガス導
入孔１４およびノズル６から噴出するガスの背圧
の影響を受けることが少なく、したがつて安定し
た加工を行なうことができる。

上記実施例では摺動内筒３の上下に二つの保持
座１８，１９を設けたが、これは例えば摺動内筒
３の径を階段状に変えることにより三個以上形成
することも可能である。また以上はレーザ加工機
に本考案を適用したものであるが、本考案はレー
ザメスその他のレーザ応用機にも適用することが
できる。

以上要するに本考案は、摺動内筒に複数設けた
集光レンズ保持座に、その保持座位置に適応した
焦点距離の集光レンズを保持するようにしたもの
であるから、被加工材の厚さ、性質等に応じた適
切な加工を行なうことができる。また摺動内筒の
外側に外筒を設けて摺動内筒と固定筒との摺動面
に異物が侵入しないようにすることにより、摺動
内筒の摺動トラブルをなくして安定した連続加工
を行なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ加工機の例を示す縦断正
面図、第２図は本考案のレーザ加工機の実施例を
示す縦断正面図、第３図は同じく一部を断面とし
た正面図である。 ３……摺動内筒、６……ノズル、７……位置調
節機構、９……マイクロメータ、１５……被加工
材、１８，１９……焦光レンズ保持座、２０……
第一レンズ保持筒、２１……第二レンズ保持筒、
２２……長焦点集光レンズ、２３……短焦点集光
レンズ、２４……外筒、２５……環状空間、２６
……圧縮ばね。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 固定筒と、この固定筒に摺動可能に嵌めた摺
   動内筒と、集光レンズを保持し、この摺動内筒
   に支持されたレンズ筒と、このレンズ筒の先端
   に保持されたガスノズルとにより一連のレーザ
   光通路を形成するとともに、上記摺動筒を固定
   筒に対して移動させる位置調節装置を設け、こ
   の位置調節装置により集光レンズの位置を変え
   て試料上にレーザ光を結像させるようにしたレ
   ーザ光の集光レンズ調整装置において、上記摺
   動内筒に、軸方向位置を異ならせて二以上の集
   光レンズ保持座を形成するとともに、これらの
   保持座に対応させて異なる焦点距離の集光レン
   ズを用意し、これらの集光レンズのいずれか一
   を、対応する集光レンズ保持座に保持するよう
   にしたことを特徴とするレーザ応用機の集光レ
   ンズ調整装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、集
   光レンズ保持座は、摺動内筒の両端部にそれぞ
   れ形成した雌ねじ部からなり、集光レンズはこ
   の雌ねじ部に螺合するレンズ保持筒に保持され
   ているレーザ応用機の集光レンズ調整装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   において、摺動内筒には、さらに固定筒との間
   に一定の環状空間を形成する外筒が一体に設け
   られ、この環状空間内に、摺動内筒を固定筒内
   に収納する方向に付勢する圧縮ばねが挿入され
   ているレーザ応用機の集光レンズ調整装置。