JPH0751876A - レーザートーチ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はレーザー光を集光するレンズを清掃
や保守点検を目的として取り外す際に、前記レンズをレ
ーザー光の進行方向上流側で脱着出来る構造にしたこと
で、アシストガス室のシール構造を劣化させない。ま
た、トーチ先端部に装着したセンサー等のケーブルを劣
化させない。また、組付け後のレーザー光の光軸に対す
るノズル部の位置合わせが必要でない。また、脱着作業
が容易である等の特徴を有するレーザートーチ構造。 【構成】 レンズ４を保持するレンズホルダー11をノズ
ルユニットＮのフランジ20に取り付け、レーザー光路３
に接続された接続ユニットＣを前記フランジ20に接合す
るレーザートーチ構造を有することで、前記レンズ４を
レーザー光１の進行方向上流側に脱着し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザートーチ構造に係
り、特にレーザー光を集光するレンズの清掃等を目的と
して取り外す際に、前記レンズをレーザー光の進行方向
上流側に脱着出来るレーザートーチ構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザートーチ構造は、レーザー
光路を確保して蛇腹等で構成する光路部材と、レンズを
保持したレンズホルダーを螺合して装着すると共に、レ
ンズをエアーで冷却するするためのエアー室を構成する
部材と、ノズル部の一部を構成するフランジが一体的に
接続して構成されていたので、レーザー光の進行方向上
流側でレンズを脱着することが出来ず、専らレーザー光
の進行方向下流側でレンズを脱着するものが一般であっ
た。従って、通常、日に一度行われる清掃や、保守点検
などの目的でレンズを脱着する場合には、先ず、ノズル
部を取り外した後、レーザー光の進行方向下流側からト
ーチ本体に取り付けたレンズホルダーを取り外すのが一
般である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近では厚
板の金属加工等に使用できるような比較的出力の大きい
大型のレーザー発振器が開発されつつあり、レーザー光
に沿ってアシストガスを噴射する機能を持たせることに
伴って、トーチ本体のノズル部とレンズとの間に気密性
を保持したガス室を形成したものや、被加工材表面に対
するトーチの高さを測定したり、トーチの衝突を回避さ
せるためのセンサー等をトーチの先端部に装着する等の
技術が開発されてきている。

【０００４】従って、従来のレーザートーチ構造では、
レンズの脱着に際して、ノズル部の脱着や分解を頻繁に
繰り返すことで、前記ガス室の気密性を保持するシール
構造の劣化或いは破壊が生じたり、前記センサーに接続
されるケーブルの劣化或いは断線が生じる虞がある。

【０００５】また、一旦取り外したノズル部を再度組付
ける場合にはレーザー光の光軸に対して、前記ノズル部
の軸合わせ調整を行う必要があり、作業性が悪いという
問題がある。

【０００６】また、従来のレーザートーチ構造では、着
脱方向がレーザー光の進行方向下流側であるため、例え
ば、前記レーザー光の進行方向が上から下へ向かう比較
的一般のトーチ構造では、作業者がトーチの下方向から
上方向に覗き込んだ不自然な姿勢でかなりの重量を有す
るノズル部を取り外し、且つ所定の場所に回避させた
後、レンズの脱着作業を強いられるので、レンズの脱着
に伴う一連の作業が煩わしいといった問題がある。

【０００７】本発明に係るレーザートーチ構造は、前述
の従来の問題点に鑑み、従来の発想を転換して開発され
た全く新規な技術であって、特にレーザー光を集光する
レンズを、清掃や保守点検等を目的として取り外す際
に、前記レンズをレーザー光の進行方向上流側で脱着出
来る構造にしたことで、アシストガス室のシール構造を
劣化させることがない。また、トーチの先端部に装着し
たセンサー等のケーブルを劣化させない。また、組付け
に際し、光軸に対する位置合わせが必要でない。また、
レンズの脱着作業が容易であるようなレーザートーチ構
造を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザート
ーチ構造は、レーザー光を集光するレンズを取り付けた
筒状の本体を有し、前記レンズよりもレーザー光の進行
方向下流側に該レンズを含むアシストガス室と、被加工
材に向けてアシストガスを噴射するノズルを有するレー
ザートーチ構造に於いて、前記レンズを本体に対しレー
ザー光の進行方向上流側に脱着し得るように構成したこ
とを特徴としたレーザートーチ構造である。

【０００９】

【作用】本発明に係るレーザートーチ構造は、レーザー
光の進行方向上流側でレンズを脱着出来るように構成し
たので、レンズを、清掃や保守点検等を目的として取り
外す際に、アシストガス室のシール構造を劣化させるこ
とがない。また、トーチの先端部に装着したセンサー等
のケーブルを劣化させることがない。また、組付けに際
し、光軸に対する位置合わせが必要でない。また、レン
ズの脱着作業が容易にできる等の特徴を有する。

【００１０】

【実施例】図により本発明に係るレーザートーチ構造の
一実施例を具体的に説明すると、図１は本発明のレーザ
ートーチ構造を示す断面説明図、図２は本発明のノズル
ユニットとレンズユニットとの接合構造を示す断面説明
図、図３は本発明のレンズユニットの構造を示す断面説
明図である。

【００１１】図に於いて、図示しないレーザー発振器か
ら出射されたレーザー光１が、蛇腹部材２で構成したレ
ーザー光路３を経て、接続ユニットＣを通り、レンズユ
ニットＬに装着されたレンズ４で集光された後、ノズル
ユニットＮを構成して、内周壁がテーパー状に形成され
たチャンバー７を経て、ノズル孔５から図示しない被加
工材の表面に対して照射される。

【００１２】また、図示しないアシストガス供給装置か
ら供給されたアシストガスは、前記ノズルユニットＮに
形成されたアシストガス供給路６を通って、前記レーザ
ー光１に沿ってノズル孔５から噴出し、図示しない前記
被加工材の表面に対して供給されることで、本レーザー
加工装置は前記被加工材を加工できるように構成されて
いる。

【００１３】前記チャンバー７は、ノズルユニットＮの
内周壁８とレンズ４とで構成されたガス室であって、ノ
ズル孔５、アシストガス供給路６、アシストガス検出路
９を除いては、シール部材10によって気密性を保持して
構成されている。

【００１４】前記アシストガス供給路６から供給された
アシストガスはレンズ４の冷却を行いながらノズル孔５
から噴出する。また、前記アシストガス検出路９は図示
しない圧力計に接続されていてチャンバー７内のアシス
トガスの圧力を測定するように構成されている。

【００１５】前記レンズユニットＬは、前記レーザー光
１を所定の焦点位置に集光させるレンズ４と、スリーブ
状に形成されて所定の位置に切欠部11ｄを有するレンズ
ホルダー11と、所定の位置に切欠部12ａを有してリング
状に形成されたレンズ固定部材12等で構成されている。

【００１６】前記レンズ４は、径方向をレンズホルダー
11の内周壁11ａに嵌合して保持されると共に、内周壁11
ａの所定の位置に穿設した溝11ｈに設置したシール部材
10ａによって気密性を保持される。

【００１７】また、前記レンズ４の厚さ方向は、リング
状のレンズ台座13、14を夫々レンズ４の両面に介して、
前記レンズホルダー11の内ネジ部11ｃと前記レンズ固定
部材12のネジ部12ｂを螺合させることによって前記レン
ズホルダー11の内フランジ面11ｂに対して、前記レンズ
固定部材12がレンズ４を所定のトルクで押圧することで
レンズ４を所定の位置に固定する。前記切欠部12ａはレ
ンズ固定部材12をレンズホルダー11に螺合させる際に、
工具を挿入するためのものである。

【００１８】前記レンズホルダー11の外周壁には外ネジ
部11ｅが装設してあってノズルユニットＮに装設された
ネジ部15に該外ネジ部11ｅを螺合することによって、前
記レンズユニットＬは前記ノズルユニットＮに接合され
る。前記切欠部11ｄはレンズホルダー11をノズルユニッ
トＮに螺合させる際に、工具を挿入するためのものであ
る。

【００１９】蛇腹部材２は接続ユニットＣの一部を構成
するフランジ17に接続されていて、レーザー光１をレン
ズ４に導くためのレーザー光路３を形成している。そし
て、前記レーザー光路３内にレーザー光１の進行を遮蔽
する遮蔽物、或いはレーザー光１に干渉する干渉光等が
侵入しないようにレーザー光路３を確保してレーザー光
１を保護する機能と、前記レーザー光１の光路長を調整
する際に、自在に伸縮する機能を有して構成されてい
る。

【００２０】前記接続ユニットＣは、フランジ17と筒18
等から構成されていて、前記蛇腹部材２で構成されるレ
ーザー光路３と、ノズルユニットＮとを接続するための
部材である。前記筒18にはレンズ４を冷却させるための
エアー供給路16が形成されていて前記エアー供給路16か
らエアーを供給することでレンズ４を冷却する機能を有
している。

【００２１】前記エアー供給路16から供給されたエアー
はレンズ４を冷却した後、前記フランジ17を経てレーザ
ー光路３に排出される。前記蛇腹部材２は布地等のフィ
ルター機能を有する素材で形成されていて、排出された
エアーは前記蛇腹部材２を透過して大気中に放出され
る。従って、レーザー光路３内の圧力は大気圧よりも幾
分高いので、レーザー光路３内に塵埃等が侵入するのを
防ぐと共に、蛇腹部材２を所定の形状に保持する働きを
有する。

【００２２】前記筒18の外周壁18ａの二方にはレバー、
バネ、バー等で構成されるバックル19が夫々装着されて
いて、前記バックル19の夫々の位置に対応して、フック
21がノズルユニットＮのフランジ20の四方に夫々装着さ
れている。従って、前記フック21に前記バックル19のバ
ーを夫々係合させた後、レバーを所定の位置に固定する
ことによって接続ユニットＣとノズルユニットＮとが接
続される。

【００２３】前記ノズルユニットＮは支持部材22によっ
て支持されて固定されている。一方、前記接続ユニット
Ｃ及び蛇腹部材２は、移動自在に構成されていて、ノズ
ルユニットＮに対して自在に脱着ができる。また、ノズ
ルユニットＮの先端部には、被加工材表面に対するトー
チの高さを測定したり、トーチの衝突を回避させるため
のセンサー23が装着されていて、該センサー23はケーブ
ル23ａを介して図示しない制御装置に接続されている。

【００２４】上述の如く構成したレーザートーチを用い
て、トーチ本体Ｔからレンズ４を脱着する手順を説明す
ると、図１で、駆動していた図示しないレーザー発振器
及びアシストガス供給装置を停止させた後、接続ユニッ
トＣの筒18の外周壁18ａの二方に装着されたバックル19
のレバーを夫々開き、ノズルユニットＮの二方に装着さ
れたフック21からバックル19のバーを夫々外す。

【００２５】次に、ノズルユニットＮから接続ユニット
Ｃを脱離した後、前記接続ユニットＣを所定の位置に退
避させる。図２は接続ユニットＣを退避させた時の、ノ
ズルユニットＮとレンズユニットＬを示す。次に、レン
ズホルダー11の切欠部11ｄに所定の回転工具を挿入し、
所定の回転方向に回転させてノズルユニットＮからレン
ズユニットＬを離脱させる。

【００２６】次に、レンズユニットＬで、レンズ固定部
材12の切欠部12ａに所定の回転工具を挿入し、所定の回
転方向に回転させてレンズホルダー11からレンズ固定部
材12を取り外す。更に、レンズ台座14を取り外した後、
レンズ４を取り外すことが出来る。

【００２７】上述した如く、レンズ４を脱着する際に、
ノズルユニットＮ内に構成したチャンバー７の気密性を
保持するためのシール部を分解して脱着することがない
ので従来のように、シール構造の劣化や破損が生じるこ
とがない。

【００２８】また、ノズルユニットＮを固定した状態で
レンズ４を脱着出来るので、従来のようにレンズ４を脱
着する際に、ノズルユニットＮを回転或いは、移動する
ことによって、トーチの先端に装着したセンサー23に接
続されるケーブル23ａが引っ張り負荷を受けて該ケーブ
ル23ａの劣化或いは断線が生じることがない。

【００２９】前記レンズ４を洗浄した後、レンズ４をト
ーチ本体Ｔに組付ける順序は、前述の分解順序と反対の
作業で可能であるので具体的な説明は省略するが、レン
ズユニットＬで、レンズ固定部材12及びレンズ台座13、
14によってレンズホルダー11に装着されるレンズ４は前
記レンズホルダー11に対して所定の位置に装着されるま
で所定のトルクでレンズ固定部材12を挿入押圧すること
で、レンズ４を繰り返し脱着しても常に所定の位置で装
着可能であるのでレーザー光１の光軸に対して脱着によ
るレンズ４の位置ズレ、或いは焦点距離のズレを生じな
い。

【００３０】また、ノズルユニットＮに装着されるレン
ズホルダー11は、該レンズホルダー11の外周壁11ｇがノ
ズルユニットＮの内周壁25に所定の精度で嵌合されると
共に該前記レンズホルダー11の外フランジ面11ｆがノズ
ルユニットＮのフランジ20のフランジ面20ａに接合する
まで、該レンズホルダー11を挿入することで、該レンズ
ホルダー11を繰り返し脱着しても常に所定の位置で装着
可能であるのでレーザー光１の光軸に対して脱着による
レンズ４の位置ズレ、或いは焦点距離のズレを生じな
い。

【００３１】従って、ノズルユニットＮはレーザー光１
の光軸に対しての位置が最初に設定した状態で保持され
るので、従来のように組付けた後で軸合わせ調整をする
必要がない。

【００３２】また、ノズルユニットＮに接合される接続
ユニットＣの筒18には、ノズルユニットＮのフランジ20
のフランジ側面20ｂの形状に対応して嵌合する凹部18ｂ
が形成されていて、スポンジパッキン24を間に介して、
ノズルユニットＮと接続ユニットＣとが接合される。従
って、該接続ユニットＣを繰り返し脱着しても常に所定
の位置で装着可能であり、スポンジパッキン24を間に介
しているので接合がソフトで且つ気密性が保持できる。

【００３３】本実施例では、接続ユニットＣとノズルユ
ニットＮとの接合手段として、バックル19を用いたが、
簡単な操作で接合できる種々の接合手段が適用可能であ
り、例えば、磁石の吸引力を用いて接合するように構成
しても良いし、カメラのレンズマウントに用いられるよ
うなバネット機構を用いた接合手段でも良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係るレーザートーチ構造は、上
述の如き構成と作用とを有するので、アシストガス室の
シール構造を分解することなくレンズが取り外すことが
出来、シール構造が保全される。従って、アシストガス
を純度の高い酸素で構成した場合には、前記アシストガ
スが外部に漏れて自然発火を起こす虞がない。また、レ
ンズを脱着する度にシール部材を補修或いは交換すると
いった煩わしさがない。

【００３５】また、トーチ本体からノズル部を取り外し
てレンズを脱着する従来の技術と異なり、前記ノズル部
を固定したままで前記レンズが脱着出来るので、被加工
材表面に対するトーチの高さを測定したり、トーチの衝
突を回避させるためにトーチの先端部に装着したセンサ
ーに接続されるケーブルが引っ張り負荷を受けて断線す
るといった虞がない。

【００３６】また、レンズをレンズホルダーに、前記レ
ンズホルダーをノズルユニットに夫々装着する際に、夫
々がレーザー光の光軸に対して位置ズレ、或いは焦点距
離のズレを生じることがないように所定の位置に装着出
来ることから、ノズルユニットはレーザー光１の光軸に
対して最初に設定した位置の状態で保持されるので、従
来のようにノズルユニットを組付けた後で軸合わせ調整
をする必要がない。

【００３７】例えば、前記レーザー光の進行方向が上か
ら下へ向かう比較的一般のトーチ構造では、従来は、レ
ーザー光の進行方向下流側でレンズを脱着するので、作
業者がトーチの下方向から上方向に覗き込んだ不自然な
姿勢で、レンズの脱着作業を強いられていたが、本発明
に係るレーザートーチ構造ではレーザー光の進行方向上
流側でレンズを着脱できるので、作業者はかなりな重量
を有するノズルユニットを取り外す必要がなく、トーチ
の上方向から下方向を見下ろす自然な姿勢でレンズの脱
着作業が出来る。

【００３８】また、ノズルユニットと接続ユニットとの
接続手段をバックルとフックの係合によって構成したの
で脱着が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザートーチ構造を示す断面説明図
である。

【図２】本発明のノズルユニットとレンズユニットとの
接合構造を示す断面説明図である。

【図３】本発明のレンズユニットの構造を示す断面説明
図である。

【符号の説明】

１…レーザー光 ２…蛇腹部材 ３…レーザー光路 ４…レンズ ５…ノズル孔 ６…アシストガ
ス供給路 ７…チャンバー ８…内周壁 ９…アシストガス検出路 １０、１０ａ…
シール部材 １１…レンズホルダー １１ａ…内周壁 １１ｂ…内フランジ面 １１ｃ…内ネジ
部 １１ｄ…切欠部 １１ｅ…外ネジ
部 １１ｆ…外フランジ面 １１ｇ…外周壁 １１ｈ…溝 １２…レンズ固
定部材 １２ａ…切欠部 １２ｂ…ネジ部 １３、１４…レンズ台座 １５…ネジ部 １６…エアー供給路 １７…フランジ １８…筒 １８ａ…外周壁 １８ｂ…凹部 １９…バックル ２０…フランジ ２０ａ…フラン
ジ面 ２０ｂ…フランジ側面 ２１…フック ２２…支持部材 ２３…センサー ２３ａ…ケーブル ２４…スポンジ
パッキン ２５…内周壁 Ｌ…レンズユニ
ット Ｎ…ノズルユニット Ｃ…接続ユニッ
ト Ｔ…トーチ本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光を集光するレンズを取り付け
   た筒状の本体を有し、前記レンズよりもレーザー光の進
   行方向下流側に該レンズを含むアシストガス室と、被加
   工材に向けてアシストガスを噴射するノズルを有するレ
   ーザートーチ構造に於いて、前記レンズを本体に対しレ
   ーザー光の進行方向上流側に脱着し得るように構成した
   ことを特徴としたレーザートーチ構造。