JPH03124388A - レーザ加工装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は細長い孔の内周面にレーザ加工を行うのに好
適するレーザ加工装置に関する。

（従来の技術） たとえば細長い孔である管体の内周面にレーザ光によっ
て溶接や溶融、溶体化などのレーザ加工を行う場合、従
来は第７図に示すようなレーザ加工装置が用いられてい
た。

すなわち、同図中１は筒状の本体である。この本体１の
中途部には仕切壁２が設けられ、この仕切壁２にはレー
ザ光りをガイドする光ファイバ３の先端が保持されてい
る。また、本体１内には上記光ファイバ３から出射され
たレーザ光りを集束するための一対の集光レンズ４が保
持されている。

これら集光レンズ４で集束されたレーザ光りは上記本体
１の先端部に設けられた折返しミラー５の反射面５ａで
反射して光路が本体１の周壁方向へ折曲げられ、本体１
の周壁に穿設された透孔６から外部へ出射されるように
なっている。

上記本体１はたとえば管体などの被加工物７の細長い孔
８内に挿入される。そして、本体１に穿設された透孔６
を上記細長い孔８のレーザ加工する位置に対向させたな
ら、光ファイバ３にレーザ光りを入射させ、その先端面
から出射させる。光ファイバ３から出射したレーザ光り
は一対の集光レンズ４で集束されて折返しミラー５の反
射面５ａで反射し、本体１の透孔６を通過するから、本
体１の上記透孔６に対向する部位をレーザ加工すること
ができる。

このような構成のレーザ加工装置によって被加工物７の
細長い孔８の内周面に溶接加工する場合と、溶融加工あ
るいは溶体加工する場合とでは上記細長い孔８の内周面
を照射するレーザ光りのスポット径を変えなければなら
ない。

第８図は溶接加工する場合のレーザ加工装置を示し、そ
の場合は集光レンズ４で集束されて折返しミラー５の反
射面５ａで反射したレーザ光りが細長い孔８の内周面で
焦点を結ぶよう上記集光レンズ４と折返しミラー５の反
射面５ａとの距離が設定されている。また、上記細長い
孔８の内周面を溶融加工あるいは溶体加工する場合には
レーザ光りが第９図あるいは第１０図に示すように細長
い孔８の内周面でデフォーカスされるよう集光レンズ４
と折返しミラー５との距離が設定されている。

ところで、このようなレーザ加工装置においては、レー
ザ光りを細長い孔８の内周面上でフォカスさせたり、デ
フォーカスさせるため、折返しミラー５で反射したレー
ザ光りが透過する上記本体１に穿設される透孔６の箇所
におけるレーザ光りのスポット径が異なってくる。した
がって、上記孔６はこの箇所におけるレーザ光りのスポ
ット径に応じた大きさに設定されている。

仮に、第８図に示す溶接加工用の本体１に穿設される透
孔６の大きさを、第９図に示す溶融加工用の本体１に穿
設された透孔６と同じ大きさに設定したとすると、溶接
加工時に被加工物７から生じるスプラッシュが溶融加工
用の大きな透孔６から本体１内へ侵入し、折返しミラー
５の反射面５ａを損傷させることになる。また、逆に第
９図に示す溶融加工を行う場合に、第８図に示す溶接加
工用の本体１を用いると、レーザ光りの一部が透孔６で
遮られることになる。しかも、第８図乃至第１０図に示
す本体１は、それぞれ集光レンズ４と折返しミラー５と
の距離が各加工に最適となるよう固定的に設定されてい
る。

したがって、これらのことにより、透孔６の大きさと、
集光レンズ４と折返しミラー５との間隔とがそれぞれの
レーザ加工に適するよう設定された複数の本体１を用意
しておかなければならないから、きわめて不経済であり
、また溶接加工、溶融加工および溶態加工を続けて行う
場合には、その都度、それぞれの加工に適した本体１に
交換しなければならないから、作業性が低下するという
ことがあった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来はレーザ光が通過する透孔の大きさや
集光レンズと折返しミラーとの間隔が異なる複数の本体
を用意しておき、レーザ加工の種類に応じて本体を交換
しなければならなかったので、コストや能率などの点で
不利であった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、レーザ光が透過する透孔の大きさや
集光レンズと折返しミラーとの間隔を調節することがで
きるようにしたレーザ加工装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、筒状の本体と、この本体内に軸
方向に沿ってスライド自在に設けられた保持体と、この
保持体に先端部が接続された光ファイバと、上記保持体
に設けられ上記光ファイバから出射したレーザ光を集束
する集光レンズと、上記本体内に上記集光レンズと対向
して設けられこの集光レンズで収束されたレーザ光の光
路を上記本体の周壁方向へ折曲げる折曲げミラーと、上
記本体の周壁に設けられ上記折曲げミラーの反射面で反
射したレーザ光が通過する開口部を有しこの開口部の大
きさがレーザ光のスポットサイズに応じて調節可能な絞
り機構とを具備する。

このような構成とすれば、どのようなレーザ加工を行う
かによ、って上記保持体をスライドさせることで集光レ
ンズと折返しミラーとの間隔と、上記絞り機構によって
レーザ光が通過する開口部の大きさとを調節することが
できる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第６図を参照し
て説明する。第１図に示すレーザ加工装置は先端面が閉
塞された筒状の本体１１を備えている。この本体１１内
には先端面が開放した筒状の保持体１２がスライド自在
に設けられている。

この保持体１２の底部中心にはレーザ光りをガイドする
ための光ファイバ１３の先端部が接続されている。さら
に、保持体１２の底部の中心から偏心した位置には送り
ねじ１４が螺合されている。

この送りねじ１４は駆動源としての第１のモータ１５に
よって回転駆動される。それによって、上記保持体１２
を矢印Ａで示す本体１１内の軸方向に沿って移動させる
ことができるようになっている。

上記保持体１２には一対の集光レンズ１６か所定間隔で
離間して保持され、これら集光レンズ１６によって上記
光ファイバ１３の先端から出射されるレーザ光りが集束
されるようになっている。

上記集光レンズ１６で集束されたレーザ光りは上記本体
１１の先端部内に収容された折返しミラー１７の反射面
１７ａで反射する。この反射面１７ａで反射したレーザ
光りは本体１１の周壁に設けられた絞り機構１８の開口
部１９を通って本体１１外へ出射される。

上記絞り機構１８は第２図（ａ）〜（ｆ）に示されるよ
うに形成されている。すなわち、絞り機構１８は第２図
（ａ）に示すようにリング状の基板２１を有する。この
基板２１には周方向に所定間隔で複数の支持孔２２が穿
設されている。各支持孔２２には第２図（ｂ）〜（ｄ）
に示すようにそれぞれ円弧状の調節プレート２３の一端
の一側面に突設された第１のピン２４が回転自在に嵌挿
されている。この調節プレート２３の他端の他側面には
第２のピン２５が突設されている。各調節プレート２３
の第２のピン２５は、リング状の差動板２６に径方向に
沿い、かつ周方向に所定間隔で形成された複数のスリッ
ト２７にそれぞれスライド自在に係合されている。上記
差動板２６にはレバ一部２８が径方向外方に突出して設
けられている。このレバ一部２８には部分歯車２９が形
成されている。上記作動板２６には第４図に示すように
押え板３０が接合され、この押え板３０によって作動板
２６と調節プレート２３とが基板２１に保持されている
。

上記部分歯車２９には第１図に示すように駆動歯車３１
が噛合している。この駆動歯車３１は第１図に示すよう
に本体１１の先端面に設けられた第２のモータ３２の回
転輪３３に嵌着されている。

したがって、第２のモータ３２を作動させて作動板２６
を回転させれば、複数の調節プレート２３の内側面がな
す上記開口部１９の大きさを第２図（ａ）に示す最小の
状態と、第２図（ｆ）に示す最大の状態との範囲で任意
に調節できるようになっている。

上記構成のレーザ加工装置で被加工物７の細長い孔８の
内周面にレーザ加工を行う場合には、第１図に示すよう
に本体１１を上記細長い孔８に挿入する。そして、絞り
機構１８の開口部１９を上記細長い孔８のレーザ加工す
る箇所に対向させたならば、光ファイバ１３にレーザ光
りを入射させ、その先端から出射させる。それによって
、レーザ光りは集光レンズ１６で集束されて折返しミラ
ー１７の反射面１７ａで反射し、絞り機構１８の透孔１
９から出射して細長い孔８の内周面を照射することにな
る。

このようなレーザ加工に際し、そのレーザ加工の種類に
応じて第１のモータ１５により集光レンズ１６と折返し
ミラー７との間隔が調節され、第２のモータ３２によっ
て絞り機構１８の開口部１９の大きさが調節される。す
なわち、溶接加工を行う場合にはレーザ光りが細長い孔
８の内周面上でフォーカスされるよう保持体１２が第１
のモータ１５によって本体１１の軸方向に位置決めされ
、また絞り機構１８の開口部１９は第２のモータ３２に
よってその箇所を通過するレーザ光りの　０ スポットサイズに応じた大きさ、っまりレーザ光りが通
過するのに丁度よい大きさに設定される。

したがって、レーザ光りによる溶接加工を確実に、しか
もその際に発生するスプラッシュが開口部１９から本体
１１内へ入り込みずらいよう開口部１９を必要最小限の
大きさに設定することができる。

また、被加工物７の細長い孔８の内周面を溶融加工ある
いは溶体加工する場合には、絞り機構１８の開口部１９
から出射されるレーザ光りが第５図あるいは第６図に示
すように被加工物７の細長い孔８の内周面上でデフォー
カスされるよう第１のモータ１５によって保持体１２の
位置決めを行うとともに、レーザ光りの絞り機構１８を
通過する箇所のスポットサイズに応じて開口部１９の大
きさを第２のモータ３２によって調節すればよい。

このように、レーザ加工の種類に応じて被加工物７の細
長い孔８の内周面を照射するレーザ光りのスポットサイ
ズやレーザ光りが通過する開口部１ １９の大きさを最適な状態に設定することができるから
、その都度、そのレーザ加工に適した加工装置に交換せ
ずにすむ。

なお、この発明は上記一実施例に限定されず、たとえば
絞り機構は径の異なる多数の孔が穿設された円盤を用い
、その円盤を回転させて所定の径の孔をレーザ光の光路
に位置させるようにしてもよく、要はレーザ光が本体内
から外部に出る位置でその位置におけるレーザ光のスポ
ットサイズに応じた大きさとなるよう開口部を調節でき
ればよい。

また、本体を回転させなからレーザ加工を行えば、被加
工物の細長い孔の内周面を全周にわたって加工すること
ができ、さらに保持体や絞り機構を駆動する駆動源とし
てはモータに代わりロータリソレノイドなど他の手段を
用いるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、レーザ加工の種類に応じ
て集光レンズと折返しミラーとの間隔２ と、レーザ光が本体内から外部へ通過する箇所の開口部
の大きさとを最適な状態に設定することができるように
した。したがって、従来のようにどのようなレーザ加工
を行うかによってその都度、そのレーザ加工に適した状
態に集光レンズと折返しミラーとの間隔およびレーザ光
が本体内から外部へ通過する箇所の開口部の大きさが設
定された本体に交換するということをせずにすむから、
作業性の向上が計れるばかりか、コスト的にも有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明の一実施例を示し、第１図
はレーザ加工装置の縦断面図、第２図は（ａ）〜（ｆ）
は絞り機構の組立て手順を順次水した説明図、第３図は
溶接加工を行うときの調節状態を示す本体の縦断面図、
第４図は同じく側面図、第５図と第６図とはそれぞれ溶
融加工と溶体加工を行うときの調節状態を示す本体の縦
断面図、第７図は従来のレーザ加工装置の使用状態の断
面図、第８図乃至第１０図は同じくそれぞれ異なる　３ レーザ加工を行うための本体の縦断面図である。 １１・・・本体、１２・・・保持体、１３・・・光ファ
イバ、１６・・・集光レンズ、１７・・・折曲げミラ１
８・・・絞り機構、１９・・・開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状の本体と、この本体内に軸方向に沿ってスライド自
   在に設けられた保持体と、この保持体に先端部が接続さ
   れた光ファイバと、上記保持体に設けられ上記光ファイ
   バから出射したレーザ光を集束する集光レンズと、上記
   本体内に上記集光レンズと対向して設けられこの集光レ
   ンズで収束されたレーザ光の光路を上記本体の周壁方向
   へ折曲げる折曲げミラーと、上記本体の周壁に設けられ
   上記折曲げミラーの反射面で反射したレーザ光が通過す
   る開口部を有しこの開口部がレーザ光のスポットサイズ
   に応じて調節可能な絞り機構とを具備したことを特徴と
   するレーザ加工装置。