(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を透過させて進行させるレンズの保持構造であって、レーザ加工ヘッドに設けた支持部材に、前記レンズを保持するためのレンズ保持具を備え、このレンズ保持具は、前記支持部材側に位置して前記レンズの外周に全周にわたり形成した被係合部に係合する係合部と、前記支持部材と反対側に位置して前記レンズの外周縁を前記係合部側に向けて押圧保持する押圧片とを備えていることを特徴とするレンズの保持構造。
【請求項２】
前記被係合部と前記係合部は、いずれか一方が凸部で、いずれか他方が前記凸部が入り込む凹部で構成され、前記レンズ保持具の係合部の前記凸部と凹部とのいずれか一方は、前記被係合部の前記凸部と凹部とのいずれか他方の円形とした周方向の一部に対応して円弧形状とし、この円弧形状の両端に対応して前記押圧片が一対設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズの保持構造。
【請求項３】
前記レンズ保持具は、前記支持部材の一側面に設けられて前記光軸方向に移動可能であり、前記支持部材の他側面に、前記レンズ保持具を移動させる移動手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズの保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ加工ヘッドに設けられる集光レンズなどのレンズの保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。このようなレーザ加工装置では、レーザビームをコリメートするコリメータレンズや、コリメートされたレーザビームをワークに対して集光照射する集光レンズを、それぞれ備えている。
【０００３】
そして、これらコリメータレンズや集光レンズは、例えば集光径を変化させて加工する場合に交換が必要であり、その交換作業を簡便にすることが作業効率を向上させる上で有効となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２５７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、コリメータレンズや集光レンズは、交換作業を簡便にすることが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、レンズ交換を容易にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、レーザ光を透過させて進行させるレンズの保持構造であって、レーザ加工ヘッドに設けた支持部材に、前記レンズを保持するためのレンズ保持具を備え、このレンズ保持具は、前記支持部材側に位置して前記レンズの外周に全周にわたり形成した被係合部に係合する係合部と、前記支持部材と反対側に位置して前記レンズの外周縁を前記係合部側に向けて押圧保持する押圧片とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レンズ保持具の係合部に、レンズ外周の被係合部を係合させた状態で、押圧片を係合部側に向けて押圧保持させることで、レンズをレンズ保持具に保持させ、この保持状態から押圧片を戻すことで、レンズをレンズ保持具から取り外すことができ、これによってレンズ交換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係わるレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドを示す断面図である。
【図２】図１のレーザ加工ヘッドの集光レンズ周辺を示す斜視図である。
【図３】図２の裏面側から見た斜視図である。
【図４】図２の集光レンズを保持する構造を示す要部の分解斜視図である。
【図５】図４に対して集光レンズを保持具本体に装着した状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は図２のＡ矢視断面図、（ｂ）は図２のＢ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
本発明の一実施形態に係わるレーザ加工装置は、ファイバレーザ発振器をレーザ光源としたレーザ加工装置である。このレーザ加工装置における図１に示すレーザ加工ヘッド１は、図示しないロボットのアームの先端に、台座７を介して取り付けられる。
【００１２】
上記したレーザ加工ヘッド１において、図示しないファイバレーザ発振器から発振されて伝送用光ファイバ９から出射したレーザビーム１１は、コリメートレンズ１３でコリメートされて平行光化している。
【００１３】
コリメートレンズ１３から出射したレーザビーム１１は、第１の反射ミラー１５で反射して９０度方向転換し、集光レンズ１７を通過して集光された後、ミラーとしての第２の反射ミラー１９で反射して９０度方向転換し、前記したコリメートレンズ１３からの平行光と同方向に向けて進行してワークＷに達する。
【００１４】
前記した伝送用光ファイバ９は、レーザビーム１１の出射側の端部がファイバ保持具２１で保持され、ファイバ保持具２１は、その先端側が端部固定具２３を介してコリメートレンズ収容部２５に連結されている。コリメートレンズ収容部２５は、円筒形状を呈して内部に前記したコリメートレンズ１３を収容している。
【００１５】
コリメートレンズ１３は、コリメートレンズ収容部２５内でレーザビーム１１の進行方向（光軸方向）に沿って移動可能である。その移動機構については、後述する集光レンズ１７の移動機構と同様であるので、ここでは省略する。
【００１６】
コリメートレンズ収容部２５の下部には、第１の反射ミラー１５を収容固定している第１の反射ミラー収容部２７を設けてある。第１の反射ミラー収容部２７は、第２の反射ミラー１９と反対側の部分が上方に突出しており、この突出した部分の上端に前記したロボットアーム取付用の台座７を備えている。
【００１７】
第１の反射ミラー１５と第２の反射ミラー１９との間には、集光レンズ１７を収納する集光レンズ収納部２９を備えている。集光レンズ１７は、集光レンズ収納部２９内で、レーザビーム１１の進行方向（光軸方向）に沿って移動可能であり、その移動機構について、以下に説明する。この移動機構は、前述したようにコリメートレンズ１３にも適用される。
【００１８】
集光レンズ１７は、図２に示すように、集光レンズ保持具３１に対しその第１の反射ミラー１５側にて着脱可能に保持させてあり、この集光レンズ保持具３１が、集光レンズ収納部２９のレンズ支持部３３にレーザビーム１１の進行方向に沿って設けた開口部３３ａに沿って移動する。
【００１９】
図２の裏側から見た図３に示すように、集光レンズ保持具３１は、開口部３３ａを通してレンズ支持部３３の反対側に、ボールねじ機構のナット３４（図６（ａ））を内部に備える可動部３５を設けてあり、この可動部３５が、レーザビーム１１の進行方向に沿って延びる送り用のねじ棒３７に沿って移動する。ねじ棒３７は、レンズ支持部３３に固定してある保持具３８に回転可能に保持されている。
【００２０】
ねじ棒３７の基端部には従動側のベベルギア３９を装着し、従動ギア３９に噛み合う駆動側のベベルギアギア４１を、上部に位置する移動手段としてのサーボモータ４３に連結する。サーボモータ４３は、レンズ支持部３３の上部に取り付けてある支持板４５に、上方に突出するよう取り付けてある。
【００２１】
すなわち、サーボモータ４３の駆動により、各ギア３９，４１を介してねじ棒３７が回転し、ねじ棒３７に螺合しているナット３４を備える可動部３５が、集光レンズ保持具３１とともに開口部３３ａに沿って移動する。なお、サーボモータ４３は、図１では省略している。
【００２２】
次に、上記した集光レンズ保持具３１について説明する。図４に示すように、集光レンズ１７は、レンズ本体４５の外周部分を環状の枠体４７で固定保持したもので、この枠体４７を集光レンズ保持具３１に着脱可能に取り付けている。
【００２３】
集光レンズ保持具３１は、保持具本体４９と、保持具本体４９のレンズ支持部３３と反対側の端部の上下両側に設けてある押圧片としての一対の回動レバー５１とを備えている。保持具本体４９は、外形がほぼ正方形状で中心部に、レンズ本体４５にほぼ整合する円形の貫通孔４９ａを備えている。
【００２４】
上記一対の回動レバー５１は、保持具本体４９に設けてある回動支持ピン５３を支点として互いに接近離反する方向に回動する。また、回動レバー５１は、保持具本体４９の両側面に位置して上記回動支持ピン５３に支持される左右一対の側板５１ａと、この一対の側板５１ａに一体化する操作板部５１ｂとを備えている。
【００２５】
保持具本体４９は、レンズ支持部３３側近傍の第２の反射ミラー１９と反対側（図４中で左側）の面に、上下方向に延設された枠体受け部５５を設けている。枠体受け部５５は、凸部としての係合部５５ａを備えており、この係合部５５ａは、図６に示すように、集光レンズ１７の枠体４７の外周に形成した被係合部としての凹部である溝４７ａに嵌合する。溝４７ａは枠体４７の全周にわたり形成してあり、その円形の溝４７ａの外周面に対応して係合部５５ａは、図４に示すように凹状の円弧形状としている。
【００２６】
そして、溝４７ａに係合部５５ａを係合させることで、図５のように枠体４７を保持具本体４９に装着し、この状態で一対の回動レバー５１を互いに接近する方向に回動させる。これにより、図２のように枠体４７（集光レンズ１７）が集光レンズ保持具３１に固定保持されることになる。この際、回動レバー５１における左右一対の側板５１ａのうちの一方が、図６（ａ）のようにして上記した溝４７ａに係合する。
【００２７】
なお、図６（ａ）に示すように、溝４７ａはその全周において保持具本体４９側に傾斜面４７ａ１を備え、これに対応して溝４７ａに嵌合した側板５１ａにも傾斜面５１ａ１を備え、これら各傾斜面４７ａ１，５１ａ１同士が互いに押し付け合う状態となる。また、上記傾斜面４７ａ１の基部（溝４７ａの底部）に係合部５５ａの先端が位置している。これにより、枠体４７（集光レンズ１７）は、回動レバー５１と保持具本体４９との間で挟持されるようにして押し付けられて確実に位置決め固定できる。
【００２８】
また、図４に示すように、一対の回動レバー５１の一方の図４中で下部側の操作板部５１ｂの先端には、締結ボルト５１ｃを設ける一方、上方にある他方の操作板部５１ｂの先端には、締結ボルト５１ｃが挿入される切欠凹部５１ｄを設けている。さらに、一対の回動レバー５１相互間における保持具本体４９の端面には締結ボルト５１ｃが締結されるねじ穴４９ａを設けている。
【００２９】
したがって、図２にように枠体４７（集光レンズ１７）を集光レンズ保持具３１に固定保持させた状態では、上部側の回動レバー５１を先に閉じその後下部側の回動レバー５１を閉じる操作を行う。その後、締結ボルト５１ｃを切欠凹部５１ｄに挿通してねじ穴４９ａに締結する。
【００３０】
この場合、保持具本体４９をレンズ支持部３３に対して片持ち状態で支持させているので、該支持部と反対側の回動レバー５１側から作業することで、集光レンズ１７を容易かつ簡便に交換することができる。また、この場合、工具を使用せずに、締結ボルト５１ｃを指で回して締結することも可能であることから、熟練を要することなく、簡便な作業で集光レンズ１７の交換を行うことができる。
【００３１】
第２の反射ミラー１９は、上記した集光レンズ１７から出射したレーザビーム１１を、ワークＷの加工部位へ向けて反射させ、かつ、可視光を透過させる機能を備える。具体的には、可視光を透過させるガラス板のワークＷ側の面に、レーザビーム１１を反射させる物質を塗布あるいはコーティングする。
【００３２】
第２の反射ミラー１９の上部、すなわち第２の反射ミラー１９を間に挟んでワークＷと反対側には、撮像手段としてのＣＣＤカメラ５７を取り付けている。この場合ＣＣＤカメラ５７と、第２の反射ミラー１９と、ワークＷの加工部位とがほぼ同一直線上に位置している。ＣＣＤカメラ５７は、その先端（下端）のレンズ部５７ａを第２の反射ミラー１９に近接して配置し、第２の反射ミラー１９を通してその下方のワークＷの加工部位を撮像する。
【００３３】
このようなレーザ加工装置においては、加工プログラムのティーチング作業を行う際に、ＣＣＤカメラ５７により第２の反射ミラー１９を通してワークＷの加工部位を撮像する。その後、加工作業に移行する際には、ＣＣＤカメラ５７は取り付けたままでよく、このため、撮像から加工作業への移行がスムーズなものとなって作業効率を向上させることができる。また、加工時にもＣＣＤカメラ５７の撮像した画像を作業者が見ることもできる。
【００３４】
このように、本実施形態では、レンズ保持具４９の係合部５５ａに、集光レンズ１７の被係合部である溝４７ａを係合させた状態で、一対の回動レバー５１を係合部５５ａ側に向けて回動操作して押圧保持させることで、集光レンズ１７をレンズ保持具４９に保持させることができる。この保持状態から一対の回動レバー５１を図５の状態に戻すことで、集光レンズ１７をレンズ保持具４９から取り外すことができる。これにより、集光レンズ１７の交換を容易かつ簡便に行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、図４に示すように、レンズ保持具４９の係合部５５ａを円弧形状とし、この円弧形状の両端に対応して回動レバー５１が一対設けられている。このため、一対の回動レバー５１を図５の状態から図２の状態となるよう回動操作することで、枠体４７（集光レンズ１７）外周の溝４９ａに係合部５５ａを確実に入り込ませることができ、集光レンズ１７の位置決め固定保持状態が安定化する。
【００３６】
さらに、本実施形態では、レンズ保持具４９は、レンズ支持部３３の一側面に設けられてレーザビーム１１の光軸方向に移動可能であり、レンズ支持部３３の他側面に、レンズ保持具４９を移動させる移動手段となるサーボモータ４３を備えている。このため、光軸方向に移動する集光レンズ１７であっても、容易に交換することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、レンズ保持具４９の係合部５５ａを凸部とする一方、集光レンズ１７の外周部に溝４７ａを形成して凹部としているが、これとは逆に、レンズ保持具４９側に溝を形成して凹部とする一方、集光レンズ１７の外周に凹部に係合する凸部を形成してもよい。この場合、回動レバー５１にも集光レンズ１７の凸部に係合する凹部を形成することになる。
【００３８】
また、集光レンズ１７を集光レンズ保持具３１に対して着脱可能とする構成は、コリメートレンズ１３にも適用される。すなわち、コリメートレンズ１３も、集光レンズ保持具３１に相当するコリメートレンズレンズ保持具に対して着脱可能とする。
【符号の説明】
【００３９】
１  レーザ加工ヘッド
１１  レーザビーム
１３  コリメートレンズレンズ（レンズ）
１７  集光レンズ（レンズ）
３１  集光レンズ保持具（レンズ保持具）
３３  レンズ支持部（支持部材）
４７ａ  溝（被係合部、凹部）
４３  サーボモータ（移動手段）
５１  回動レバー（押圧片）
５５ａ  係合部（凸部）
【図１】
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【図２】
0005555567.tif 000003
【図３】
0005555567.tif 000004
【図４】
0005555567.tif 000005
【図５】
0005555567.tif 000006
【図６】
0005555567.tif 000007