JP2010142859A - レーザ照射装置およびレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ照射装置およびレーザ加工機において、レーザ光を出射するレーザ集光ユニットをコンパクトな構成とする。
【解決手段】レーザ加工機５０は、レーザ光源部とこのレーザ光源部から放射されるレーザ光Ｌを集光する集光レンズとを有するレーザ集光ユニット２と、レーザ集光ユニット２を、被加工物３０に集光レンズで集光されたレーザ光Ｌを照射するための照射位置４Ａと、この照射位置から離間した退避位置４Ｂとの間で移動可能に保持するユニット移動部４と、退避位置４Ｂに退避されたレーザ集光ユニット２を冷却する冷却ファン６とを有するレーザ照射装置１を備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ照射装置およびレーザ加工機に関する。例えば、被照射物にレーザを照射して、被照射物を加熱するレーザ照射装置およびそれを備えるレーザ加工機に関する。

従来、集光されたレーザ光を用いて局所的な加熱を行って、例えば、はんだ付け、溶接、樹脂の溶着加工などを行うレーザ照射装置およびレーザ加工機が知られている。
このようなレーザ照射装置では、エネルギー変換効率の高さから半導体レーザチップが光源として使われるようになってきた。
半導体レーザは発光時にチップが発熱するが、これによりチップの温度が上昇すると、発光特性が変化したり、素子寿命が低下したりする。そのため、放熱手段や冷却手段を設けて、チップの温度上昇を抑制するようにしている。
例えば、特許文献１には、レーザダイオードチップの温度を一定に保つため、レーザダイオードチップ（半導体レーザ）に、ペルチェ素子およびファン付きヒートシンクが熱的に接続されたレーザダイオードモジュールからなる光源が記載されている。
特開２００２−３６８３２６号公報

しかしながら、上記のような従来のレーザ照射装置およびレーザ加工機には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の発明では、ペルチェ素子およびファン付きヒートシンクが半導体レーザに熱的に接続されているので、光源が大型化して質量も大きくなる。そのため、被加工物（被照射物）にレーザ光を照射するためにレーザ光源を保持する移動機構なども大型化するという問題がある。
また、このようにレーザ光源が大型化すると、加工中に被加工物を観察する撮像カメラの撮像範囲にレーザ光源が映り込み、被加工物の周辺の観察の妨げになるという問題がある。
また、レーザ光源から光ファイバでレーザ光を導光して、集光レンズ内蔵のレンズ鏡筒が設けられた集光ユニットから被加工物にレーザ光を照射する場合、レーザ光源自体の冷却は、撮像カメラの配置位置とレーザ光源配置位置とを遠ざけることができるので、撮像範囲の外側で行うことができるが、集光レンズの開口角の範囲外に放射されるレーザ光がレンズ鏡筒を加熱することになるため、集光ユニットの冷却が必要となる。このため、やはり集光ユニットが大型化するという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、レーザ光を出射するレーザ集光ユニットをコンパクトな構成とすることができるレーザ照射装置およびレーザ加工機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、レーザ光を放射するレーザ光源部と、該レーザ光源部から放射されたレーザ光を集光する集光レンズとを有するレーザ集光ユニットと、該レーザ集光ユニットを、被照射物に前記集光レンズで集光された前記レーザ光を照射するための照射位置と、該照射位置から離間した退避位置との間で移動可能に保持するユニット移動部と、前記退避位置に退避された前記レーザ集光ユニットを冷却する冷却部とを備える構成とする。
この発明によれば、ユニット移動部によってレーザ集光ユニットを照射位置に移動させることにより、レーザ光源部から放射されるレーザ光を集光レンズによって集光して、この集光されたレーザ光を被照射物に照射することができる。また、ユニット移動部によってレーザ集光ユニットを退避位置に移動させることにより、冷却部によってレーザ集光ユニットを冷却することができる。
このように、冷却部がレーザ集光ユニットから分離され、ユニット移動部によってレーザ集光ユニットを照射位置と退避位置との間を往復させることで、レーザ集光ユニットの温度上昇を抑制しつつ被照射物に対するレーザ光の照射を続けることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ照射装置において、前記冷却部は、前記レーザ集光ユニットを空冷する冷却ファンを備える構成とする。
この発明によれば、冷却ファンにより退避位置に移動されたレーザ集光ユニットを空冷することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のレーザ照射装置において、前記冷却部は、前記レーザ集光ユニットに当接可能に設けられた固体冷却素子を備える構成とする。
この発明によれば、固体冷却素子により移動されたレーザ集光ユニットを冷却することができる。

請求項４に記載の発明では、レーザ加工機において、被加工物を保持する保持台と、該保持台に保持された前記被加工物を被照射物としてレーザ光を照射する請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置と、前記保持台に保持された前記被加工物を撮像する撮像部とを備える構成とする。
この発明によれば、撮像部によって、保持台に保持された被加工物を撮像しつつ、レーザ照射装置から照射されるレーザ光によって、レーザ加工を行うことができる。そして、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置を備えるので、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様の作用を備える。

本発明のレーザ照射装置およびレーザ加工機によれば、冷却部がレーザ集光ユニットから分離され、ユニット移動部によってレーザ集光ユニットを照射位置と退避位置との間を往復させることで、レーザ集光ユニットの温度上昇を抑制しつつ被照射物に対するレーザ照射を続けることができるので、レーザ光を出射するレーザ集光ユニットをコンパクトな構成とすることができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係るレーザ照射装置およびレーザ加工機について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ照射装置を備えるレーザ加工機の概略構成を示す模式的な正面図である。図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレーザ加工機で撮像された加工中の被加工物周辺の画像の一例を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係るレーザ照射装置に用いるレーザ集光ユニットの概略構成を示す断面図である。図３は、本発明の実施形態に係るレーザ照射装置の模式的な斜視図である。

本実施形態のレーザ加工機５０は、被加工物３０にレーザ光を照射することにより被加工物３０（被照射物）を加熱して、例えば、はんだ付け、溶接、樹脂の溶着加工などの加工作業を行うものである。
以下では、一例として、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、被加工物３０がプリント基板３０ａと電子部品３０ｂとからなり、プリント基板３０ａのランド部（不図示）に、電子部品３０ｂのリード３０ｃをはんだ付けする場合の例で説明する。
はんだ３１は、不図示の支持部材で支持され、先端がはんだ付けを行うリード３０ｃの近傍に位置づけられている。

レーザ加工機５０の概略構成は、図１（ａ）に示すように、被加工物３０を保持する保持台１０、撮像カメラ１３（撮像部）、およびレーザ照射装置１を備える。また、特に図示しないが、レーザ加工機５０は撮像カメラ１３およびレーザ照射装置１の動作制御を行うため、撮像カメラ１３およびレーザ照射装置１に電気的に接続された制御ユニットと、撮像カメラ１３によって撮像された画像を表示するモニタとを備えている。

撮像カメラ１３は、保持台１０上に保持された被加工物３０およびその周辺の領域を撮像して、加工作業を観察するためのものである。撮像カメラ１３で撮像された映像は、不図示のモニタに表示される。図１（ｂ）は、撮像カメラ１３によって撮像されたはんだ付け作業の中の様子を不図示のモニタの表示画面１３Ａに表示した画像を示す。
撮像カメラ１３は、保持台１０の端部に立設された支柱１１から水平方向に延ばされた固定アーム１２によって、保持台１０上の被加工物３０に対向する上方位置に支持されている。

レーザ照射装置１は、レーザ集光ユニット２、ユニット保持部３、ユニット移動部４、冷却ファン保持部５、および冷却ファン６（冷却部）を備える。

レーザ集光ユニット２は、図２に示すように、半導体レーザ２１（レーザ光源部）、集光レンズ２２、およびこれらを保持するレンズ枠２０からなり、半導体レーザ２１から発散光として放射されるレーザ光Ｌを集光レンズ２２によって集光し、レンズ枠２０の先端部から距離ｄの点Ｐに集光するものである。本実施形態では、一例として、ｄ＝２５（ｍｍ）としている。

集光レンズ２２は、レンズ枠２０に保持された半導体レーザ２１からのレーザ光Ｌを点Ｐに集光できるレンズであれば、適宜のレンズ構成を採用することができる。

レンズ枠２０は、例えばアルミニウム合金などの熱伝導性の良好な金属からなる、全体として略有底円筒状の部材である。
このレンズ枠２０は、集光レンズ２２を内周部に保持する円筒状の鏡筒部２０ｂと、鏡筒部２０ｂの一端側において半導体レーザ２１を集光レンズ２２の光軸上に位置決めして固定するレーザ取付部２０ｃと、鏡筒部２０ｂの一端でレーザ取付部２０ｃの範囲を覆うように設けられたレンズ枠端面２０ｄと、レーザ取付部２０ｃを周方向に囲む外周部に設けられた放熱フィン部２０ａとを備えている。
レーザ取付部２０ｃとレンズ枠端面２０ｄとの間には、放熱フィン部２０ａ側に開口された配線空間２０ｅが形成されている。この配線空間２０ｅには、半導体レーザ２１に電流を供給する不図示の電源に接続されたケーブル２１Ａがレーザ取付部２０ｃの側方の外部から挿入されている。このケーブル２１Ａの先端部と半導体レーザ２１のリードとは、配線空間２０ｅの内部で電気的に接続されている。

ユニット保持部３は、レンズ枠２０の鏡筒部２０ｂの外周面を外周側から保持する円環状の保持枠３ａと、保持枠３ａの位置を被加工物３０に対して近接または離反するようにユニット移動部４上で移動させるため、ユニット移動部４上に移動可能に保持されたスライダ３ｂとからなる。
本実施形態のスライダ３ｂは、その移動方向が保持枠３ａに保持されたレーザ集光ユニット２の光軸に沿う方向となるようにユニット移動部４に保持されている。

ユニット移動部４は、図３に示すように、一方向に延ばされた略角柱状の外形を有し、中心軸を囲む１つの側面に、ユニット保持部３のスライダ３ｂを１軸方向に移動可能にガイドする１対のガイド溝４ａが設けられている。
また、ユニット移動部４の内部には、スライダ３ｂをガイド溝４ａの長手方向の両端部との間で、ガイド溝４ａに沿って往復移動させる不図示の移動機構が設けられている。この移動機構としては、例えば、ボールねじ送り機構、リニアモータ、直動アクチュエータなどの適宜の移動機構を採用することができる。

なお、ユニット移動部４は、ユニット保持部３を互いに離間した２位置の間で往復可能に保持できればよく、２位置の間の移動経路は、直線状に限定されるものではない。
本実施形態の２位置は、ガイド溝４ａの長手方向の両端部の２位置とされている。一方の端部の位置４Ａは、被加工物３０に集光レンズ２２で集光されたレーザ光Ｌを照射するための位置であり、以下では照射位置４Ａと称する。また、他方の端部の位置４Ｂは、照射位置４Ａから離間され、撮像カメラ１３の撮像範囲外の位置になっている。以下では、位置４Ｂを退避位置４Ｂと称する。

ユニット移動部４は、少なくとも加工作業を行う際には、保持部７によって、照射位置４Ａ側の端部が被加工物３０に近接するとともに撮像カメラ１３の撮像光軸に対して斜めに傾斜する姿勢となるように保持される。
保持部７は、保持台１０と位置関係が固定された支持部材であってもよいし、必要に応じて保持位置や保持姿勢を変えることができるように、例えば移動ステージや多軸ロボットなどによって可動に支持されていてもよい。
ユニット移動部４の被加工物３０に対する近接位置は、ユニット保持部３が照射位置４Ａに移動されたとき、レーザ光Ｌの集光される点Ｐが被加工物３０を加工可能な位置となるように設定する。

冷却ファン保持部５は、冷却ファン６を退避位置４Ｂ上に保持するもので、支持部材５ａおよび固定部材５ｂからなる。
支持部材５ａは、ユニット移動部４の退避位置４Ｂ側の端部に、ガイド溝４ａが設けられたユニット移動部４の側面側に延ばして固定された板状部材である。
固定部材５ｂは、冷却ファン６を固定するために支持部材５ａの先端部の側方に向かって退避位置４Ｂと対向する範囲に延ばされた固定部材５ｂからなる。

冷却ファン６は、ユニット移動部４の退避位置４Ｂに移動されたレーザ集光ユニット２に送風して、レーザ集光ユニット２を空冷するためのもので、ユニット移動部４の退避位置４Ｂに対向する位置において、冷却ファン保持部５の固定部材５ｂに保持されている。

次に、レーザ加工機５０およびレーザ照射装置１の動作について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレーザ照射装置のレーザ集光ユニットが、それぞれ照射位置４Ａおよび退避位置４Ｂに配置された様子を示す側面図である。

レーザ加工機５０によって、被加工物３０を加工するには、図４（ａ）に示すように、ユニット移動部４によりユニット保持部３を照射位置４Ａに移動させる。
このとき、図１（ｂ）に示すように、撮像カメラ１３によって、被加工物３０の近傍の様子が撮像され、モニタの表示画面１３Ａに表示される。本実施形態では、ユニット移動部４の先端部、レーザ集光ユニット２およびユニット保持部３のみが被加工物３０に近接される。

そして、半導体レーザ２１を励起させて、レーザ光Ｌを放射させる。レーザ光Ｌは、図２に示すように、半導体レーザ２１の広がり半角θ_１の範囲に広がる発散光として放射される。
このようなレーザ光Ｌのうち、集光レンズ２２の開口半角θ_０（ただし、θ_０＜θ_１）以下の角度範囲に放射される光は、集光レンズ２２によって集光され、点Ｐに集光される。

集光レンズ２２によって点Ｐに集光されたレーザ光Ｌは、図１（ａ）に示すように、リード３０ｃの近傍に配置されたはんだ３１に照射され、はんだ３１を加熱溶融させる。
これにより、リード３０ｃをプリント基板３０ａ上のランド部にはんだ付けすることができる。

一方、半導体レーザ２１から放射されるレーザ光Ｌのうち、集光レンズ２２の開口半角θ_０より大きい角度範囲に放射される光は、一部が鏡筒部２０ｂの内部で反射されて迷光として、レーザ集光ユニット２の外部に出射される。また、その他の部分は鏡筒部２０ｂに吸収されて、いずれも光量損失となる。
このうち、鏡筒部２０ｂで吸収される光は、最終的に熱エネルギーに変換されるため、鏡筒部２０ｂを加熱する。
また、半導体レーザ２１では、このような励起状態が続くとチップ内で発熱して、この熱が素子パッケージからレーザ取付部２０ｃに放熱される。
このようにして、レンズ枠２０に伝導される熱は、鏡筒部２０ｂの表面や放熱フィン部２０ａから周囲に、ある程度、放熱されていくが、レーザ光Ｌの放射が続くと、徐々にレンズ枠２０に蓄熱されて、半導体レーザ２１およびレンズ枠２０が温度上昇していく。

本実施形態では、半導体レーザ２１およびレンズ枠２０の温度が許容値を超えないうちに、レーザ光Ｌの放射を停止する。
そして、図４（ｂ）に示すように、ユニット移動部４によりユニット保持部３を退避位置４Ｂに移動させる。
レーザ集光ユニット２が退避位置４Ｂに退避したら、冷却ファン６を回転させてレーザ集光ユニット２に向けて送風し、レーザ集光ユニット２を空冷する。そして、半導体レーザ２１およびレンズ枠２０の冷却が終了したら、ユニット保持部３の位置を照射位置４Ａに切り換えて、はんだ付け作業を続行する。
また、１箇所のはんだ付けが終了したら、レーザ集光ユニット２が退避位置４Ｂに退避している間に、ユニット移動部４および被加工物３０を相対移動させて、点Ｐの位置が次のはんだ付け箇所になるように設定しておく。

本実施形態におけるユニット保持部３を照射位置４Ａから退避位置４Ｂに移動させるタイミングは、光量に応じて、半導体レーザチップの温度許容値を超えないような許容点灯時間（パルス点灯する場合には許容パルス数でもよい）を予め実験的に調べておき、このレーザ光Ｌの点灯時間が許容点灯時間以下となるタイミングに設定している。

このようにレーザ加工機５０によれば、冷却ファン６がレーザ集光ユニット２から分離され、照射位置４Ａから離間された退避位置４Ｂに対向する位置に配置され、ユニット移動部４によってレーザ集光ユニット２を照射位置４Ａと退避位置４Ｂとの間を往復させることで、レーザ集光ユニット２によるレーザ照射と、冷却とを切り換えて行うことができる。このため、レーザ集光ユニット２から冷却部が分離されているためコンパクトな構成でありながら、レーザ集光ユニット２の温度上昇を抑制しつつ被加工物３０に対するレーザ照射を続けることができる。
また、レーザ集光ユニット２に冷却ファン６を一体に設ける場合に比べて、レーザ集光ユニット２が軽量化されるのでレーザ集光ユニット２の移動が容易となり、ユニット移動部４の構成を簡素化、小型化することができる。
また、レーザ集光ユニット２がこのようにコンパクトな構成であるため、照射位置４Ａに移動してレーザ光Ｌを照射する場合に、レーザ集光ユニット２が撮像カメラ１３の撮像範囲を遮る範囲が狭くなる。これにより加工作業中でも被加工物３０の周辺が観察しやすくなる。
さらに本実施形態では、退避位置４Ｂは、撮像カメラ１３の撮像範囲外に設けられているので、レーザ集光ユニット２の冷却時は、レーザ集光ユニット２が撮像カメラ１３の撮像範囲から退避されるため、より広範囲に被加工物３０の周辺の様子を観察することができる。

次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
図５は、本発明の実施形態の第１変形例のレーザ照射装置の模式的な斜視図である。図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の第１変形例のレーザ照射装置のレーザ集光ユニットが、それぞれ照射位置および退避位置に配置された様子を示す側面図である。

本変形例のレーザ照射装置１Ａは、上記実施形態のレーザ照射装置１の冷却ファン６を削除し、冷却ファン保持部５に代えて、冷却フィン保持部５Ａを備え、ペルチェ素子２５（冷却部）および放熱フィン２６を追加したものである。このようなレーザ照射装置１Ａは、上記実施形態のレーザ加工機５０において、レーザ照射装置１に代えて用いることができるものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

冷却フィン保持部５Ａは、ペルチェ素子２５および放熱フィン２６を、ユニット移動部４の退避位置４Ｂ側の端部に保持するもので、ユニット移動部４の退避位置４Ｂ側の端部に、ガイド溝４ａが設けられたユニット移動部４の側面側に延ばして固定され板状部材からなる。

ペルチェ素子２５は、不図示の制御ユニットから電流の供給を受けて、ペルチェ効果により表裏のうちの一方の素子面を吸熱面２５ａ、他方の素子面を放熱面２５ｂとする固体冷却素子である。
ペルチェ素子２５は、吸熱面２５ａを照射位置４Ａが設けられた端部側に向けて、冷却フィン保持部５Ａ上に配置されている。
放熱フィン２６は、一部が冷却フィン保持部５Ａの貫通孔（不図示）に挿入され、ペルチェ素子２５の放熱面２５ｂに熱的に接続された状態で冷却フィン保持部５Ａに保持されている。放熱フィン２６の材質は、例えばアルミニウム合金などの熱伝導性の良好な金属からなる。
このような構成により、ペルチェ素子２５によって放熱面２５ｂに輸送された熱が、放熱フィン２６に熱伝導され、放熱フィン２６から周囲の空気に熱伝達されることで、ペルチェ素子２５によって輸送された熱が空中に放熱されるようになっている。

ペルチェ素子２５の配置位置は、図６（ｂ）に示すように、レーザ集光ユニット２およびユニット保持部３が退避位置４Ｂに移動されたときに、吸熱面２５ａがレンズ枠２０のレンズ枠端面２０ｄと密着して当接し、熱的に接続される位置に設定される。

本変形例のレーザ照射装置１Ａによれば、ユニット保持部３を退避位置４Ｂに移動させると、レンズ枠２０のレンズ枠端面２０ｄがペルチェ素子２５の吸熱面２５ａに熱的に接続されるため、レンズ枠２０および半導体レーザ２１が冷却される。
このため、上記実施形態と同様に、レーザ集光ユニット２から冷却部が分離されているためコンパクトな構成でありながら、レーザ集光ユニット２の温度上昇を抑制しつつ被加工物３０に対するレーザ照射を続けることができる。
この結果、ペルチェ素子２５の放熱を促進するために大形の放熱フィン２６を設けても、レーザ集光ユニット２が照射位置４Ａに移動する際は、放熱フィン２６が撮像カメラ１３の撮像範囲に映り込まないため、被加工物３０の周辺の観察が容易となる。
また、レーザ集光ユニット２に送風しなくても、レーザ集光ユニット２を冷却することができるため、送風によって、集光レンズ２２にゴミなどが付着することがないので、レーザ集光ユニット２の保守が容易となる。
また、例えば、クリーンルームのように気流を乱すことを嫌う作業環境でも使用することが可能である。

次に、本実施形態の第２変形例について説明する。
図７は、本発明の実施形態の第２変形例のレーザ集光ユニットの概略構成を示す断面図である。

本変形例のレーザ集光ユニット２Ａは、上記実施形態のレーザ集光ユニット２の半導体レーザ２１を削除し、レンズ枠２０に代えて、レンズ枠２３を備え、光ファイバ２４および光ファイバ２４にレーザ光を伝送する不図示のレーザ光源を追加したものである。このようなレーザ集光ユニット２Ａは、上記実施形態のレーザ加工機５０において、支持部材５ａに光ファイバ２４が挿通可能な貫通孔を設けることで、レーザ集光ユニット２に代えて用いることができるものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

レンズ枠２３は、例えばアルミニウム合金などの熱伝導性の良好な金属からなる、全体として略有底円筒状の部材である。
このレンズ枠２３は、集光レンズ２２を内周部に保持する円筒状の鏡筒部２３ｂと、鏡筒部２３ｂの一端側を略覆う底部の中心を通り、軸方向に沿って延ばされた段付きの貫通孔である光ファイバ取付部２３ｃと、鏡筒部２３ｂの一端側を略覆う底部の外表面を構成するレンズ枠端面２３ｄとを備えている。

光ファイバ２４は、一方の端部の近傍に光ファイバ取付部２３ｃと嵌合するファイバホルダ２４ｂが設けられ、中間部が支持部材５ａに追加された貫通孔（不図示）に挿通され、他方の端部（不図示）は、例えば半導体レーザとカップリングレンズなどからなるレーザ光源に対向されている。
これにより、レーザ光源から出射されたレーザ光Ｌを光ファイバ２４内に伝送して、一方の端部の先端であるファイバ端面２４ａ（レーザ光源部）から広がり半角θ_２で発散する発散光として出射されるようになっている。
ファイバ端面２４ａは、上記実施形態の半導体レーザ２１の発光面と同位置に配置され、これにより、ファイバ端面２４ａから出射されたレーザ光Ｌのうち、集光レンズ２２の開口半角θ_０（ただし、θ_２＞θ_０）以下のレーザ光を集光レンズ２２によって集光し、レンズ枠２３の先端部から距離ｄの点Ｐに集光できるようになっている。

このように、レーザ集光ユニット２Ａでは、上記実施形態のレーザ光源部とは異なり、半導体レーザ２１のような発熱の原因となるレーザ光源を内蔵することなく、外部に設けられたレーザ光源からレーザ光を光ファイバ２４で伝送してレンズ枠２３内に放射するレーザ光源部を備えている。
このため、レンズ枠２３は、集光レンズ２２の開口半角θ_０より大きい角度範囲に放射されるレーザ光Ｌによって内部から加熱されるものの、レーザ光源自体の発熱が熱伝導することによる温度上昇はなくなる。
この結果、広がり半角θ_２、θ_１に大きな差がない場合には、本変形例の冷却部の冷却性能は上記実施形態の冷却部より低くても上記実施形態と同様の冷却効果が得られ、冷却部を小型化することが可能となる。

なお、上記の説明では、冷却部として冷却ファン６、またはペルチェ素子２５を採用した場合の例で説明したが、冷却部は、レーザ集光ユニットと分離して配置することができるので、冷却部はこれらには限定されない。
例えば、内部に流路を備え流路内に水などの冷媒を循環させる水冷方式の冷却部や、ヒートパイプなどを用いて放熱させる冷却部などであってもよい。

また、上記の説明では、退避位置４Ｂに移動させるタイミングは予め設定しておくものとして説明したが、例えば、レンズ枠２０、２３や半導体レーザ２１の温度を直接的または間接的に検出して、一定温度以上になったら退避位置４Ｂに移動して冷却を行うようにしてもよい。

また、上記の第２変形例の説明では、ペルチェ素子２５に放熱フィン２６が当接された場合の例で説明したが、例えば、放熱フィン２６に代えて、冷却フィン保持部５Ａを放熱部材として用いてもよい。

また、上記の実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、冷却部として、冷却ファン６およびペルチェ素子２５を備える構成としてもよい。

本発明の実施形態に係るレーザ照射装置を備えるレーザ加工機の概略構成を示す模式的な正面図、および加工中の被加工物周辺の画像の一例を示す模式図である 本発明の実施形態に係るレーザ照射装置に用いるレーザ集光ユニットの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るレーザ照射装置の模式的な斜視図である。 本発明の実施形態に係るレーザ照射装置のレーザ集光ユニットが、それぞれ照射位置および退避位置に配置された様子を示す側面図である。 本発明の実施形態の第１変形例のレーザ照射装置の模式的な斜視図である。 本発明の実施形態の第１変形例のレーザ照射装置のレーザ集光ユニットが、それぞれ照射位置および退避位置に配置された様子を示す側面図である。 本発明の実施形態の第２変形例のレーザ集光ユニットの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１、１Ａ レーザ照射装置
２、２Ａ レーザ集光ユニット
３ ユニット保持部
４ ユニット移動部
４Ａ 照射位置
４Ｂ 退避位置
５ 冷却ファン保持部
５Ａ 冷却フィン保持部
６ 冷却ファン（冷却部）
１０ 保持台
１３ 撮像カメラ（撮像部）
１３Ａ 表示画面
２０、２３ レンズ枠
２０ｄ、２３ｄ レンズ枠端面
２１ 半導体レーザ
２２ 集光レンズ
２４ 光ファイバ
２４ａ ファイバ端面（レーザ光源部）
２５ ペルチェ素子（冷却部）
２６ 放熱フィン
３０ 被加工物（被照射物）
５０ レーザ加工機
Ｌ レーザ光

Claims (4)

1. レーザ光を放射するレーザ光源部と、該レーザ光源部から放射されたレーザ光を集光する集光レンズとを有するレーザ集光ユニットと、
   該レーザ集光ユニットを、被照射物に前記集光レンズで集光された前記レーザ光を照射するための照射位置と、該照射位置から離間した退避位置との間で移動可能に保持するユニット移動部と、
   前記退避位置に退避された前記レーザ集光ユニットを冷却する冷却部とを備えることを特徴とするレーザ照射装置。
2. 前記冷却部は、前記レーザ集光ユニットを空冷する冷却ファンを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
3. 前記冷却部は、前記レーザ集光ユニットに当接可能に設けられた固体冷却素子を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ照射装置。
4. 被加工物を保持する保持台と、
   該保持台に保持された前記被加工物を被照射物としてレーザ光を照射する請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置と、
   前記保持台に保持された前記被加工物を撮像する撮像部とを備えるレーザ加工機。

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