JPH0637809U - レーザ入射ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］焦点調整を容易かつ正確に行い、心合わせの位
置調整を何度も繰り返さなくて済むようにする。 ［構成］ユニット本体１０の円筒部１０ａには、光軸と
平行に延在する案内溝３２が形成され、この案内溝３２
を介してボルト３４がレンズ保持部１８のネジ孔１８ａ
に螺着する。ユニット本体１０の他端部（右端部）には
支持リング４０が回転可能に外嵌され、この支持リング
４０に位置調整リング４２が一体に取付されている。位
置調整リング４２の内周面にはネジ山４２ａが切られて
おり、このネジ山４２ａはレンズ保持部１８の外周面の
ネジ山１８ａと螺合している。位置調整リング４２を回
すと、レンズ保持部１８が光軸方向に移動する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザ発振器からのレーザ光を光ファイバの一端面に入射させるレ ーザ入射ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４に、レーザ加工装置に用いられる従来の代表的なレーザ入射ユニットの構 成を示す。このレーザ入射ユニットにおいて、ユニット本体１００の一端部（図 ４では左端部）の光ファイバ取付部１０４には光ファイバ１０２の一端部が取付 され、レーザ発振装置（図示せず）側からユニット本体１００の他端部（図４で は右端部）に入ってきたレーザ光ＬＢは円筒状のレンズ保持部１０８に保持され ている集光レンズ１０６を通って光ファイバ１０２の一端面に集光入射するよう になっている。

【０００３】 光ファイバ取付部１０４の中央部には、光ファイバ１０２の一端部を受けるた めのリセプタクル１１０が設けられている。このリセプタクル１１０の外側面に はＸ方向の位置調整ネジ１１２およびコイルバネ１１４のそれぞれの先端部が相 対抗して当接するとともに、Ｙ方向の位置調整ネジおよびコイルバネ（図示せず ）のそれぞれの先端部も相対抗して当接している。Ｘ方向位置調整ネジ１１２お よびＹ方向位置調整ネジのそれぞれのツマミ（頭部）を回転操作することで、Ｘ Ｙ方向におけるリセプタクル１１０の位置を調整し、ひいてはＸＹ方向における 光ファイバ１０２の端面の心合わせを行うことができる。

【０００４】 レンズ保持部１０８の外壁面には中間部から他端部にかけてネジ山１０８ａが 形成されるとともに、このレンズ保持部１０８のネジ山１０８ａと対向するユニ ット本体１００の内壁面にもネジ山１００ａが形成され、これらのネジ山１０８ ａ，１００ａは互いに螺合している。レンズ保持部１０８の他端部にはレンズ位 置調整リング１０８ｂが一体に設けられており、このリング１０８ｂを手で把持 して回すと、ユニット本体１００に対してレンズ保持部１０８が回転しながら光 軸方向（Ｚ方向）に移動するようになっている。その移動方向は回転方向に対応 し、たとえば時計方向にリング１０８ｂを回すとレンズ保持部１０８はユニット 一端側（左側）へ移動し、反時計方向にリング１０８ｂを回すとレンズ保持部１ ０８はユニット他端側（右側）へ移動するようになっている。

【０００５】 このように、リング１０８ｂを回すことによって、レンズ保持部１０８を光軸 方向（Ｚ方向）に移動させ、集光レンズ１０６の焦点を光ファイバ１０２の端面 に合わせることができる。ユニット本体１００の他端（右端）１００ｂと位置調 整リング１０８ｂとの間で、レンズ保持部１０８のネジ山１０８ａにはレンズ保 持部１０８の位置を固定（ロック）するためのロックリング１１６が螺合してい る。このロックリング１１６をユニット本体１００の他端１００ｂに押し付ける ようにネジ回しすると、その押圧力によってユニット本体１００のネジ山１００ ａとレンズ保持部１０８のネジ山１０８ａとが互いに強く圧接し、レンズ保持部 １０８が回転できなくなって動かなくなる。これで、光軸方向（Ｚ方向）におけ る集光レンズ１０６の位置が固定される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

この種のレーザ入射ユニットにおいては、集光レンズを通ったレーザ光を光フ ァイバの端面中心部に正確に集光入射させることが肝要である。レーザ加工に使 用されるような高出力レーザ光の場合、正確に集光入射しないと、入射効率が低 下するだけでなく、ファイバ端面を焼損するおそれもあるので、正確な位置合わ せが必要とされる。正確な位置合わせは、集光レンズと光ファイバ端面との距離 間隔を該レンズの焦点距離にほぼ一致させ、かつ光学レンズと光ファイバの心を 合わせる、つまり両者を同一軸心上に配置することによって達成される。

【０００７】 上記したような従来のレーザ入射ユニットでは、ユニット本体１００に対して 螺合しているレンズ保持部１０８を回転させながら光軸方向（Ｚ方向）に移動さ せることによって、レンズ保持部１０８内の集光レンズ１０６を光軸方向に移動 させ、焦点調整を行っていた。しかし、そのようなレンズ保持部１０８の回転に 伴って、集光レンズ１０６の焦点も回転してしまうため、せっかくリセプタクル １１０側で心合わせの調整を行っても焦点調整の段階で焦点が光ファイバ１０２ の端面中心部からずれてしまい、再度リセプタクル１１０側で心合わせの調整を 行わなければならなかった。

【０００８】 また、上記従来のレーザ入射ユニットでは、焦点調整後にロックリング１１６ をユニット本体１００の他端１００ｂに押し付けてレンズ保持部１０８および集 光レンズ１０６の位置を固定するようにしている。しかし、ロックリング１１６ からの押圧力は軸方向に作用するため、レンズ保持部１０８が軸方向に位置ずれ したり傾くおそれがあり、焦点調整した位置で集光レンズ１０６を正確に固定す るのが難しかった。

【０００９】 本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、焦点調整を容易かつ正確に 行い、心合わせの位置調整を何度も繰り返さなくて済むようにしたレーザ入射ユ ニットを提供することを目的とする。

【００１０】

【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、本考案の第１のレーザ入射ユニットは、ユニッ ト本体の一端部に光ファイバの一端部を着脱可能に取付し、前記ユニット本体の 他端側から入ってきたレーザ光を光学レンズにより集光して前記光ファイバの一 端面に入射せしめるようにしたレーザ入射ユニットにおいて、前記光ファイバの 一端部の取付位置を光軸に垂直な方向で調整するための光ファイバ位置合わせ調 整手段と、内側面で前記光学レンズを保持し、外側面にネジ部を有し、前記ユニ ット本体内に遊嵌される円筒状のレンズ保持手段と、前記ユニット本体に対して 前記レンズ保持手段を光軸方向にのみ移動可能とする案内手段と、前記レンズ保 持手段の外側面のネジ部と螺合するネジ部を有し、前記ユニット本体に回転可能 に取付されるリング状のレンズ位置調整手段とを具備する構成とした。

【００１１】 本考案の第２のレーザ入射ユニットは、上記第１のレーザ入射ユニットにおい て、前記ユニット本体の側面に形成されたボルト案内溝と、前記ボルト案内溝を 介して前記レンズ保持体に螺着されるボルトとによって前記案内手段が構成され るとともに、前記ボルトを締めることによって前記レンズ保持体が前記ユニット 本体に圧接固定される構成とした。

【００１２】

【作用】

本考案の第１のレーザ入射ユニットにおいては、案内手段によってレンズ保持 手段の移動方向が光軸方向に規制されているため、レンズ位置調整手段を回転さ せると、レンズ保持手段の外側面のネジ部とレンズ保持手段のネジ部との相対的 な送りによってレンズ保持手段がユニット本体に対して光軸方向に移動する。こ の移動の向きはレンズ位置調整手段の回転方向によって決まる。このようにして 光学レンズの焦点位置の調整が行われるとき、レンズ保持手段および光学レンズ は回転することなく光軸方向に移動するので、光学レンズの焦点は回転すること なく一定の光軸（直線）上を移動する。

【００１３】 本考案の第２のレーザ入射ユニットにおいては、レンズ保持手段に螺着される ボルトが焦点調整を行うときは案内手段として機能し、レンズ保持手段ないし光 学レンズの位置決め固定するときはレンズ保持手段として機能する。

【００１４】

【実施例】

以下、図１〜図３を参照して本考案の実施例を説明する。図１は、本考案の一 実施例によるレーザ入射ユニットの構成を示す縦断面図、図２はこのユニットを 一端側から見た側面図、図３はこのユニットに設けられる支持リングの構成を示 す平面図である。

【００１５】 この実施例のレーザ入射ユニットは、ユニット本体１０と、このユニット本体 １０の一端部（図１では左端部）に光ファイバ１２の一端部を取付する光ファイ バ取付部１４と、ユニット本体１０の他端側（図１では右端部）より入ってきた レーザ光ＬＢを光ファイバ１２の一端面に集光するための集光レンズ１６を保持 する円筒状のレンズ保持部１８とから構成されている。レーザ光ＬＢは、たとえ ばレーザ発振器（図示せず）より出射され、光学系（図示せず）を通って空中を 伝搬してきたものである。

【００１６】 光ファイバ取付部１４の中央部には、光ファイバ１２の一端部を受けるための リセプタクル２０が設けられている。このリセプタクル２０の外側面にはＸ方向 の位置調整ネジ２２およびコイルバネ２４のそれぞれの先端部が相対抗して当接 するとともに、Ｙ方向の位置調整ネジ２６およびコイルバネ（図示せず）のそれ ぞれの先端部も相対抗して当接している。Ｘ方向のコイルバネ２４およびＹ方向 のコイルバネのバネ圧は、ユニット本体１０の側面に固着されたナット２１，２ ３に螺着しているネジ２５，２７によって調整される。Ｘ方向位置調整ネジ２２ およびＹ方向位置調整ネジ２６のそれぞれのツマミ（頭部）を回転操作すること で、ＸＹ方向におけるリセプタクル２０の位置を調整し、ひいてはＸＹ方向にお ける光ファイバ１２の端面の位置合わせを行えるようになっている。

【００１７】 集光レンズ１６は、レンズ保持部１８の内壁面の中間部で突起２８とストッパ リング３０間に挟着保持されている。レンズ保持部１８は、ユニット本体１０の 中間部から他端部にかけて延在する円筒部１０ａの内側に遊嵌されている。レン ズ保持部１８の突起２８よりユニット中央寄りの側面には、後述するボルト３４ が螺着するためのネジ孔１８ａが設けられている。また、レンズ保持部１８の外 壁面には中間部から他端部にかけてネジ山１８ｂが形成されている。

【００１８】 ユニット本体１０の円筒部１０ａには、光軸と平行に延在する案内溝３２が形 成されており、この案内溝３２を介してボルト３４がレンズ保持部１８のネジ孔 １８ａに螺着している。案内溝３２は、ボルト３４の軸部と遊嵌する溝幅の狭い 溝部３２ａとボルト３４の頭部と遊嵌する溝幅の広い溝部３２ｂとからなってい る。このように、レンズ保持部１８に螺着したボルト３４がユニット本体１０の 案内溝３２によって光軸と平行な方向にしか移動できないようになっている。こ れにより、ユニット本体１０に対してレンズ保持部１８は円周方向に移動できず 光軸方向にのみ移動できるようになっている。

【００１９】 ユニット本体１０の他端部（右端部）には円周方向に段部３６と突起部３８が 設けられ、この段部３６と突起部３８とで画成される円周方向の溝部または凹部 に支持リング４０が回転可能に外嵌されている。この外嵌を可能にするため、支 持リング４０は図３に示すように２分割されている。この支持リング４０に外側 から位置調整リング４２が複数本たとえば４本のネジ４４によって固着され、位 置調整リング４２と支持リング４０は一体に回転できるようになっている。位置 調整リング４２の内周面にはネジ山４２ａが切られており、このネジ山４２ａは レンズ保持部１８の外周面のネジ山１８ａに螺合している。

【００２０】 上記のように、ボルト３４と案内溝３２によってレンズ保持部１８の移動方向 が光軸方向に規制されているため、位置調整リング４２を回転させると、レンズ 保持部１８がユニット本体１０に対して光軸方向に移動するようになっている。 このレンズ保持部１８の移動の向きは位置調整リング４２の回転方向によって決 まる。たとえば、位置調整リング４２を時計方向に回転させるとレンズ保持部１ ８はユニット一端側（右側）へ移動し、位置調整リング４２を反時計方向に回転 させるとレンズ保持部１８はユニット他端側（左側）へ移動するようになってい る。

【００２１】 このように、位置調整リング４２を回すことによって、レンズ保持部１８を光 軸方向（Ｚ方向）に移動させ、集光レンズ１６の焦点を光ファイバ１２の端面に 合わせることができる。この焦点調整において、集光レンズ１６は回転すること なく光軸方向に移動するので、集光レンズ１６の焦点は回転することなく一定の 光軸（直線）上を移動する。したがって、光ファイバ１４の心合わせ後に、焦点 調整を行っても、焦点が光ファイバ１４の端面中心部からずれることはない。

【００２２】 なお、焦点調整を行うときは、レンズ保持部１８がユニット本体１０に対して 光軸方向に摺動できるように、ボルト３４を緩めておく。そして、レンズ保持部 １８および集光レンズ１６を焦点調整した位置で固定するときに、ボルト３４を 締め付ける。そうすると、ボルト３４の締結力によってレンズ保持部１８がユニ ット本体１０に圧接固着され、移動できなくなる。このように、本レーザ入射ユ ニットでは、レンズ保持部１８をユニット本体１０に対して光軸と垂直な方向に 圧接して固定するため、レンズ保持部１８および集光レンズ１６が位置ずれした り傾いたりすることがない。また、ボルト３４がレンズ保持部１８の回転防止だ けでなくレンズ保持部１８の固定にも機能するので、部品が少なくて済み、構成 が簡素化されている。

【００２３】 上述した実施例では、レンズ保持部１８に取付されたボルト３４とユニット本 体１０に設けられた案内溝３２とによって本考案の案内手段を構成したが、たと えばレンズ保持部１８の外側面に光軸と平行な突条を円周方向に１本または複数 本設けるとともにユニット本体１０の内側面にそれらの突条と遊嵌する案内溝を 設けることによっても本考案の案内手段を構成することが可能である。また、光 ファイバ位置合わせ調整手段としては、上記のリセタプル２０、Ｘ方向位置調整 ネジ２２およびＹ方向位置調整ネジ２６等からなる構成に限るものではなく、従 来周知の任意の調整機構を用いることが可能である。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の第１のレーザ入射ユニットによれば、案内手段 によってレンズ保持手段の移動方向を光軸方向に規制し、レンズ位置調整手段に よってレンズ保持手段をユニット本体に対して光軸方向にのみ移動させるように したので、光学レンズの焦点が回転することがなく、容易かつ正確に焦点調整を 行うことができる。したがって、焦点調整の最中に焦点が光ファイバの端面中心 部からずれることがないので、光ファイバの心合わせを何度も繰り返す必要がな くなる。 また、本考案の第２のレーザ入射ユニットによれば、ボルトを案内手段とレン ズ位置固定手段とに兼用させるようにしたので、部品点数の少ない簡易なユニッ ト構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】実施例のレーザ入射ユニットにおける光ファイ
バ位置合わせ調整部の外観構造を示す側面図である。

【図３】実施例のレーザ入射ユニットにおける支持リン
グの構造を示す平面図である。

【図４】従来のレーザ入射ユニットの構成を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ ユニット本体 １２ 光ファイバ １４ 光ファイバ取付部 １６ 集光レンズ １８ レンズ保持部 ２０ リセプタクル ２２ Ｘ方向位置調整ネジ ２４ Ｙ方向位置調整ネジ ３２ 案内溝 ３４ ボルト ４０ 支持リング ４２ 位置調整リング

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユニット本体の一端部に光ファイバの一
   端部を着脱可能に取付し、前記ユニット本体の他端側か
   ら入ってきたレーザ光を光学レンズにより集光して前記
   光ファイバの一端面に入射せしめるようにしたレーザ入
   射ユニットにおいて、 前記光ファイバの一端部の取付位置を光軸に垂直な方向
   で調整するための光ファイバ位置合わせ調整手段と、 内側面で前記光学レンズを保持し、外側面にネジ部を有
   し、前記ユニット本体内に遊嵌される円筒状のレンズ保
   持手段と、 前記ユニット本体に対して前記レンズ保持手段を光軸方
   向にのみ移動可能とする案内手段と、 前記レンズ保持手段の外側面のネジ部と螺合するネジ部
   を有し、前記ユニット本体に回転可能に取付されるリン
   グ状のレンズ位置調整手段と、 を具備したことを特徴とするレーザ入射ユニット。
2. 【請求項２】 前記ユニット本体の側面に形成されたボ
   ルト案内溝と、前記ボルト案内溝を介して前記レンズ保
   持体に螺着されるボルトとによって前記案内手段が構成
   されるとともに、前記ボルトを締めることによって前記
   レンズ保持体が前記ユニット本体に圧接固定されるよう
   に構成したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ入
   射ユニット。