(57)【要約】【課題】熟練を必要とせずノズルの芯出しが行えるレーザ加工ヘッド及び同レーザ加工ヘッドに使用するレンズユニット及びアシストガスノズルの製作方法の提供。【解決手段】集光レンズ5を備えたレンズユニット7とアシストガスノズル21とを鏡筒3の装着穴9,19に着脱交換自在に設けたレーザ加工ヘッドにおいて、レンズホルダ15内部に前記集光レンズを一体的に固定したレンズユニットを設け、レンズホルダの外周に前記集光レンズの光軸を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部15kを設け、前記アシストガスノズルの外周に該アシストガスノズルのノズル口の軸心を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部21kを設け、前記鏡筒に同軸に設けたレンズユニット装着穴とアシストガスノズル装着穴に前記レンズユニットと前記アシストガスノズルをそれぞれの位置決め嵌合部を介して着脱交換自在に装着してなることを特徴とするレーザ加工ヘッド。【選択図】図１
2008302385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズを備えたレンズユニットとアシストガスノズルとを鏡筒の装着穴に着脱交換自在に設けたレーザ加工ヘッドにおいて、中空円筒状のレンズホルダ内部に前記集光レンズを一体的に固定したレンズユニットを設け、前記レンズホルダの外周に前記レンズホルダ内部に一体的に固定した前記集光レンズの光軸を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部を設け、前記アシストガスノズルの外周に該アシストガスノズルのノズル口の軸心を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部を設け、前記鏡筒に同軸に設けたレンズユニット装着穴とアシストガスノズル装着穴に前記レンズユニットと前記アシストガスノズルをそれぞれの位置決め嵌合部を介して着脱交換自在に装着してなることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項２】
レーザ加工ヘッドの鏡筒に同軸に設けたレンズユニット装着穴とアシストガスノズル装着穴とに装着するレンズユニットとアシストガスノズルの製作方法にして、前記レンズユニットは中空円筒状のレンズホルダ内部に集光レンズを一体的に固定して設け、該レンズホルダの外周に前記レンズホルダ内部に一体的に固定した前記集光レンズの光軸を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部を設けてなり、前記アシストガスノズルは該アシストガスノズルの外周をノズル口の軸心を基準にして同軸に加工して位置決め嵌合部を設けてなることを特徴とするレーザ加工ヘッドのレンズユニットとアシストガスノズルの製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ加工ヘッド及び同レーザ加工ヘッドに使用するレンズユニットとアシストガスノズルの製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機において、アシストガスノズルの軸心と集光レンズで集光されたレーザ光の光軸は一致させる必要があり、そのためのノズルの芯出し調整機構が設けられている。
【０００３】
例えば、図４に示すノズルの芯出し調整機構の例は、レーザ加工ヘッド１００は、筒体１０１の下部に集光レンズ１０２が着脱交換可能に設けてあり、この筒体１０１の下端部で前記集光レンズ１０２の下方位置には、筒体１０１の周囲に９０度間隔で配設した４本の調整ねじ１０５（a,b,c,d）によって、ノズル１０３が水平方向に移動調節自在に設けたものである。
【０００４】
上述の如き構成の芯出しは次のような手順で行われる。始めに、セロテープ（登録商標）の如き透明な部材をノズルのアシストガス噴射口に貼り付けてピアシング加工を行なう。すると、セロテープ（登録商標）にはノズルのアシストガス噴射口の痕跡が残ると共に、この噴射口の痕跡の内側にピアシング加工の穴が明く。
【０００５】
このピアシング加工の穴の位置を目視で確認し、セロテープ（登録商標）の穴がノズルの中心に移動するように移動させる作業を複数回試行してセロテープ（登録商標）のピアス穴とノズルの中心が一致するまでこの作業を繰り返して芯出しを行なうのである。
【０００６】
また、上述の芯出し調整機構はノズルを光軸に対して移動調節するものであるが、これとは逆に集光レンズの光軸中心をノズルの軸心に対して移動調節する方式もある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２１５４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の如く従来の芯出し調整機構による調整には、熟練した技が必要であると共に多くの調整時間が必要である。また、調整作業時はレーザ加工機を停止させて行わなければならずレーザ加工機の稼働率が下がるという問題もある。
【０００８】
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、熟練した技や多くの時間を必要とせず、かつレーザ加工機を停止させることなくノズルの芯出しが行えるレーザ加工ヘッド及び同レーザ加工ヘッドに使用するレンズユニット及びアシストガスノズルの製作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載のレーザ加工ヘッドは、  集光レンズを備えたレンズユニットとアシストガスノズルとを鏡筒の装着穴に着脱交換自在に設けたレーザ加工ヘッドにおいて、中空円筒状のレンズホルダ内部に前記集光レンズを一体的に固定したレンズユニットを設け、前記レンズホルダの外周に前記レンズホルダ内部に一体的に固定した前記集光レンズの光軸を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部を設け、前記アシストガスノズルの外周に該アシストガスノズルのノズル口の軸心を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部を設け、前記鏡筒に同軸に設けたレンズユニット装着穴とアシストガスノズル装着穴に前記レンズユニットと前記アシストガスノズルをそれぞれの位置決め嵌合部を介して着脱交換自在に装着してなることを要旨とするものである。
【００１０】
請求項２に記載のレーザ加工ヘッドのレンズユニットとアシストガスノズルの製作方法は、レーザ加工ヘッドの鏡筒に同軸に設けたレンズユニット装着穴とアシストガスノズル装着穴とに装着するレンズユニットとアシストガスノズルの製作方法にして、前記レンズユニットは中空円筒状のレンズホルダ内部に集光レンズを一体的に固定して設け、該レンズホルダの外周に前記レンズホルダ内部に一体的に固定した前記集光レンズの光軸を基準に同軸に加工した位置決め嵌合部を設けてなり、前記アシストガスノズルは該アシストガスノズルの外周をノズル口の軸心を基準にして同軸に加工して位置決め嵌合部を設けてなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
集光レンズを備えたレンズユニットとアシストガスノズルとをレーザ加工ヘッドの鏡筒に装着するだけで、熟練した技や多くの時間を必要とせず、かつレーザ加工機を停止させることなくノズルの精度の高い芯出しを行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００１３】
図１は本願発明に係るレーザ加工ヘッドの説明図である、レーザ加工ヘッド１の円筒状鏡筒３の上部には、集光レンズ５を備えた円筒状のレンズユニット７が前記鏡筒３に設けたレンズユニット装着穴９に後述の位置決め嵌合部を介して着脱可能に嵌合してある。
【００１４】
上述のレンズユニット装着穴９の上部には、このレンズユニット装着穴９の径より若干の大きいねじ穴１１が設けてあり、このねじ穴１１に螺合する環状のロックナット１３により前記レンズユニット７が前記鏡筒３に固定してある。
【００１５】
前記レンズユニット７は、中空円筒体からなるレンズホルダ１５と前記集光レンズ５からなっており、このレンズホルダ１５の外周は前記集光レンズ５の光軸ＬＣを基準に同軸に加工した位置決め嵌合部１５ｋが設けてある。
【００１６】
レンズホルダ１５の下部には、前記集光レンズ５の下面外周部に係合当接するレンズ支持部１５ｆが形成してあり、レンズ支持部１５ｆ上に載置した集光レンズ５とレンズホルダ１５とは強力な接着材１７により一体的に固着してある。
【００１７】
前記鏡筒３の下部には、前記鏡筒３に形成したアシストガスノズル装着穴１９にアシストガスノズル２１が装着してある。
【００１８】
より詳細には、アシストガスノズル２１には、アシストガスＡＧと前記集光レンズ５で集光されて収斂したレーザ光ＬＢとが通過可能なノズル口２１ｈと、前記アシストガスノズル装着穴１９に着脱可能に嵌合する位置決め嵌合部２１ｋとを備えている。
【００１９】
上述の位置決め嵌合部２１ｋは、前記ノズル口２１ｈの軸心を基準に同軸に加工して形成したものであり、前記アシストガスノズル装着穴１９に位置決め嵌合部２１ｋを介して嵌合すれば、前記ノズル口２１ｈの軸心と前記鏡筒３の軸心を自動的に正確にかつ容易に一致させることができる。
【００２０】
また、アシストガスノズル２１には、前記鏡筒３の下端面に当接するフランジ部２１ｆを設け、アシストガスノズル２１上部には、前記位置決め嵌合部２１ｋより小径の雄ねじ部２１ｓが設けてある。前記フランジ部２１ｆが前記鏡筒３の下端面に当接する位置まで、雄ねじ部２１ｓを前記鏡筒３に設けた雌ねじ部に螺合させることにより、アシストガスノズル２１の鏡筒３に対する光軸方向の位置を一定にすることができる。
【００２１】
図２、図３は前記レンズホルダ１５及びアシストガスノズル２１の位置決め嵌合部（１５ｋ、２１ｋ）を旋盤などにより旋削加工する場合の説明図である。
【００２２】
レンズホルダ１５の外周を旋削して前記位置決め嵌合部１５ｋを形成する場合には、第１に集光レンズ５を、例えば接着剤１７によりレンズホルダ１５に確実に固着する。
【００２３】
なお、集光レンズ５をレンズホルダ１５に確実に固定できれば、固定手段は上述の接着材によるものに限定されるものではなく環状ねじその他の手段でも構わない。
【００２４】
次いで、旋盤の図示しないワークホルダ（チャック）の回転軸心と集光レンズ５の光軸ＬＣとが一致するようにワークホルダ（チャック）調節して旋削工具Ｔにより旋削加工を行なうことにより、集光レンズ５の光軸ＬＣと位置決め嵌合部１５ｋとを一致させることができる。
【００２５】
ワークホルダ（チャック）の回転軸心と集光レンズ５の光軸ＬＣとを一致させるには、一例として、ワークホルダ（チャック）の後方から可視光線であるＹＡＧレーザ光または通常の白色光を集光レンズに入射して、焦点位置における像の振れが微小になるように調節することにより可能である。
【００２６】
アシストガスノズル２１の外周を旋削して前記位置決め嵌合部１５ｋを形成する場合には、ダイヤルゲージ等の通常の計測器を使用して、ノズル口２１ｈの軸心ＫＣの振れを計測することは可能であり、容易に前記位置決め嵌合部１５ｋを形成することができる。
【００２７】
なお、前記アシストガスノズル装着穴１９の軸心と前記レンズユニット装着穴９の軸心とは同軸になるように加工してある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るレーザ加工ヘッドの説明図。
【図２】本発明に係るレーザ加工ヘッドに使用するレンズホルダを旋盤などにより旋削加工する場合の説明図。
【図３】本発明に係るレーザ加工ヘッドに使用するアシストガスノズルを旋盤などにより旋削加工する場合の説明図。
【図４】従来のアシストガスノズルの芯出し調整機構の一例。
【符号の説明】
【００２９】
１  レーザ加工ヘッド
３  鏡筒
５  集光レンズ
７  レンズユニット
９  レンズユニット装着穴
１１  ねじ穴
１３  ロックナット
１５  レンズホルダ
１５ｋ  位置決め嵌合部
１５ｆ  レンズ支持部
１７  接着材
１９  アシストガスノズル装着穴
２１  アシストガスノズル
２１ｈ  ノズル口
２１ｋ  位置決め嵌合部
２１ｆ  フランジ部
２１ｓ  雄ねじ部
ＡＧ  アシストガス
ＬＣ  光軸
Ｔ  旋削工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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