JPH01246519A

JPH01246519A - 光学部品の防塵装置

Info

Publication number: JPH01246519A
Application number: JP7329088A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Miyazaki; 宮崎　俊秋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1989-10-02

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）本発明はレーザ加工装置に使用される光学部品を防塵す
るための構造に関する。

（従来の技術）従来より炭酸ガスレーザなどの高出力レーザを利用した
加工装置が共されている。この様な加工装置においては
、使用される塵埃や、加工するワークから発生する粉塵
などが光学部品に付着するとレーザ光の吸収率が高まり
、レーザ光の伝達が阻害されて加工機の能力を低下させ
たり、光学部品の寿命を低下させる。光学部品の中でも
レーザ発振器の出力ウィンドーやビームスプリッタ−な
どの透過性の誘電体は自由な冷却構造を採りにくいので
、粉塵が付着してしまった場合には熱レンズ効果が発生
する。ここでこの熱レンズ効果とは、光学部品がレーザ
光を吸収することにより熱応力を発生して実質的に光学
レンズのような作用を生じさせ、レーザ光の伝達特性を
損なってしまう現象を言う。

従って、出力ウィンドーやビームスプリッタ−などは発
振器のケース内や専用の箱の中に収納されているので、
これを完全に防塵構造とすることによりこの様な現象を
防止することも考えられるが、これらのケースや箱には
レーザ光を通過させるための穴が必要であることから、
密閉する様な構造は不可能である。

従って従来より、光学部品に塵埃や粉塵を付着させない
ための対策として一般に光学部品の周囲にドライエアを
流す方法がとられている。この方法は、第７図に示すよ
うに図示しないレーザ発振容器に光学部品１を取付ける
ためのマウント２の反対側に円筒材１１を取付けている
。円筒材１１にはドライエア供給口１２を有しており、
調整バルブ７を介して図示しないドライエア供給源から
円筒材１１内部にドライエアを供給する。

（発明が解決しようとする課題）ところがドライエアを光学部品の周囲に流す方法におい
ても、単に吹流しただけでは光学部品を塵埃や粉塵の付
着から完全に防止できるものではないことが経験的に知
られている。この理由としてドライエアを単に吹流した
場合には、第８図に示すようにドライエアが周囲の塵埃
や粉塵を含む雰囲気を巻込んでしまうことが考えられる
。レーザ加工機を長期に安定して稼働させる上では、雰
囲気中の塵埃や粉塵の巻込み、ひいてはこれらの光学部
品への付着はできるだけ完全に防止しなければならない
。

これより本発明においては、光学部品を周囲の雰囲気に
含まれる塵埃や粉塵の付着から保護することにより、出
力の低下や光学部品の劣化を防止できる光学部品の防塵
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、断面がコの字形状をなす様に二重円
筒の一端の周間を閉塞して円周状に空隙を形成して、こ
の二重円筒の外筒が内筒よりも突出してなる様に円筒体
を構成し、光学部品の一方の面側にこの円筒体の開放端
側の外側筒をマウントを介して取付ける。そして、円筒
体の外筒にドライエアの供給口を複数個等間隔に設け、
この供給口を介して円周状の空隙にドライエア供給装置
によりドライエアを供給する様にした構成に特徴を有す
る。

（作　用）上述した構成により本発明においては、ドライエア供給
装置から円筒体の外筒に設けられた供給口を介して円周
状に形成された空隙にドライエアを供給し、このドライ
エアが内筒の開放端部と光学部品との間からもれだして
円筒体内を満たす。

従って、周囲の雰囲気に含まれる粉塵や塵埃が内筒に入
り込んで光学部品に塵埃が付着することがなくなるので
、出力の低下や光学部品の劣化を防止することが可能に
なる。

（実施例）以下に本発明の第一実施例を第１図を参照して説明する
。同図は出力ウィンドーに取付けた防塵装置の断面図で
ある。１は光学部品としての出力ウィンドーでマウント
２を介して図示しないレーザ発振器に取付けられている
。そして、マウント２のレーザ発振器と反対側に円筒体
３が取付けられる。円筒体３は出力ウィンドー１に固定
される外筒４と、この内側に出力ウィンドー１と反対の
径大部５ａで外筒４に気密に保持され、外筒４との間に
所定の間隔を有して円周状の空隙Ａを形成する内筒５と
からなる。内筒５は外筒４よりも軸方向長さが短く出力
ウィンドー１との間には所定の隙間Ｂを有している。ま
た、外筒４には清浄な乾燥空気（ドライエア）の供給口
６が複数個、周方向等間隔に設けられ、ドライエア調整
バルブ７を介して図示しないドライエア供給源に接続さ
れている。

以下に上述した実施例の作用について説明する。

図示しないドライエア供給源から供給されるドライエア
は供給口６がら空隙Ａに送られ、ここから円輪状に設け
られた隙間Ｂの全体からほぼ均一に送出され、内筒５内
に充満しながら出力ウィンドー１側から図面の左方へと
向かって流れてゆく。

このドライエアが流れていく状態を条件を変ながら実験
した結果を第２図乃至第５図を参照しながら以下に説明
する。一般に流れはレイノルズ数（Ｒｅ）によってその
性質が定義付けられ、代表長さである円筒５の内径ｄと
、流速Ｕと、動粘性係数νにより表される以下の関係に
よって変化する。

Ｒｅ　　　　−ｕｄ／　　ν 発明者等は微粉末で混濁した液体中に第１図に示した防
塵装置を浸漬し、清水を吹き流す実験を行った。この実
験結果は流れの類似則により気体流においても同様の効
果が得られるものである。

第２図はＲｅ＜２００の場合であり、円周状の空隙Ａか
ら隙間Ｂを介して内筒５内に送出される清水の流入が少
なすぎるため内筒５内の流れが局在化し、混濁液の内筒
５内への流れが発生して出力ウィンドー１の表面への粉
塵の付着が避けられない。

また、Ｒｅ＞５００の場合には第３図に示す様に、円周
状の空隙Ａから隙間Ｂを介して内筒５内に送出される清
水の流入速度が早すぎるため、内筒５内の流れが外部に
向かって流れる周囲流と内部に向かって流れる中央回帰
流が発生し、この中央回帰流によって混濁液が円筒５内
へ流入してしまい出力ウィンドー１の表面への粉塵の付
着が避けられない。

そして、２００≦Ｒｅ≦５００の場合には、第４図に示
すように内筒５の全域に亘って外部へ向かう流れとなり
、内筒５の出口中央部にごくわずか微粉末の淀みが生じ
るだけで内深部への侵入を防止できるので、出力ウィン
ドー１の表面付近は清浄な流れのまま保護される。従っ
て、この条件の下での実施が最も望ましい。

さらに、清水の流入する空隙Ａへの流れを均一化するた
め供給口６の配置は円周方向に等間隔で配置されること
が望ましい。これは、例えば供給口６を１ケ所のみとし
て実験を行ったところ、レイノルズ数Ｒｅがいかなる値
であっても出力ウィンドー１を粉塵から保護出来る範囲
はなく、供給口６が２個の時に良好だった範囲において
も第５図の様に流れが局在化し、周囲の混濁液が内筒５
の内部へ侵入してしまうことから明らかである。

前述したようにこの実験結果は、流れの類似則により気
体流においても同様の効果が得られるものである。従っ
て、以上説明した様に２重構造の円筒体を利用して円輪
状の流出口を形成し、調整バルブ７によってそれぞれの
供給口から排出されるドライエアの量を等しくなる様に
調整することにより周囲の雰囲気中の粉塵から出力ウィ
ンドー１を保護できる。そして、このときの条件として
、レイノルズ係数Ｒｅが２００≦Ｒｅ≦５００であるこ
とが最も望ましく、出力ウィンドー１をほぼ完全に保護
できる。

次に第二実施例について第６図を参照して説明する。同
図は第一実施例の第１図で示した内筒５を外筒４側に保
持される内筒５ａとマウント２側の内筒５ｂの２つに分
割したもので、このような構成によっても上述した第一
実施例と同様の作用効果が得られる。

尚、上述した実施例においては出力ウィンドーに適用し
た例を用いて説明したがこの他ビームスプリッタ−など
の同様の光学部品にも適宜適用可能である。

［発明の効果コ以上説明した通り本発明によれば、ドライエア供給装置
から円筒体の外筒に設けられた供給口を介して円周状に
形成された空隙にドライエアを供給し、このドライエア
が内側筒の開放端部と光学部品との間からもれだして円
筒体内はドライエアにより満たされるので、光学部品に
周囲の雰囲気中の粉塵が付着することがなくなるので、
出力の低下や光学部品の劣化を防止することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例の断面図、第２図乃至第４
図は第一実施例による実験結果の説明図、第５図はドラ
イエア供給口がひとつの場合の実験結果の説明図、第６
図は本発明の第二実施例の断面図、第７図は従来例の断
面図、第８図は従来例の作用説明図である。１・・・出力ウィンドー、　２・・・マウント、３・・
・円筒体、　４・・・外筒、　５・・・内筒、６・・・
供給口、　７・・・調整バルブ。＠１図 δ 第２１！ｌ δ 第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】断面がコの字形状をなす様に二重円筒の一端の筒間を閉
塞して円周状に空隙を形成し、前記二重円筒の外側筒が
内側筒よりも突出してなる円筒体と、この円筒体の外側筒にドライエアの供給口を複数個等間
隔で設け、この供給口を介して前記円周状の空隙にドラ
イエアを供給するドライエア供給装置とを具備してなり
、光学部品にマウントを介して前記円筒体の開放端側の外
側筒を取付けることを特徴とする光学部品の防塵装置。