(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に半導体レーザーを配置したケースと、前記ケースに設けられたガスを導入する導入口と、前記ケースに設けられたガスを排出する排出口と、前記半導体レーザーから射出されるレーザー光の進路上に配置したレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダーを備え、前記レンズホルダーの外周を覆うように配置した筒を設け、前記筒とレンズホルダーの間に空隙を設け、前記空隙に前記排出口から排出されたガスを流す構成とし、前記筒との接続部分よりも先端方向の径が小さいノズルを設け、空隙を流れるガスを前記ノズル内にも流すとともに、前記ノズルの形状として、前記レンズホルダーに設けたレンズの表面を保護するカバーガラスに沿って流れるようにし、前記ノズルの先端の開口部から噴出するガスの流出方向をレーザー光と同軸としたことを特徴とする光加工装置。
【請求項２】
ガスとして、溶接用シールドガスを用いる請求項１記載の光加工装置。
【請求項３】
レンズホルダーと筒を円筒形状に形成し、円錐形状で先端に開口部を配置したノズルを前記筒のレーザー光の射出部分を覆うように接続した請求項１または２に記載の光加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
従来例について図２を用いて説明する。
【０００３】
電気エネルギー（電気回路は記載せず）を光エネルギーに変換して出力する半導体レーザー１０１から出る光を集光し、このエネルギーをワーク１１１に照射し、加工用途に使用する光加工装置は、発生した光エネルギーを有効に利用する目的で半導体レーザー１０１の出力端面１０２、更に集光光学系を構成するレンズ群１０５の表面に光の反射防止のため特殊な表面処理が施されている。
この表面に例えば結露などの理由で水滴が付着すると、半導体レーザー１０１の出力端面１０２およびレンズ群１０５の表面にダメージを与え、十分な出力が得られなくなる。
【０００４】
こうした問題を防止するため半導体レーザー１０１およびレンズ群１０５を設置した密閉状の室内１０３に乾燥剤１１３を設け、半導体レーザー１０１の出力端面１０２の表面に水滴等汚染物が付着しないようにしていた。
【０００５】
また、集光された光を用いて接合等の加工用途に用いる場合、ワーク１１１の加工部１１２を周辺空気より保護するシールドガス１１０を供給する必要があり、光加工装置とは別の位置、角度に取り付けたノズル（サイドノズル）１０８を用いてシールドガス１１０を供給することが一般的であった。
【０００６】
また、半導体レーザー１０１とレンズ群１０５は大きな発熱要素であり、半導体レーザー１０１には水冷構造が主に用いられ、他にペルチェ効果を利用した電子冷却方式も使われている。
【０００７】
レンズ群１０５も加工中、レンズを固定するケース１０４の温度が大きく変化すると、この温度変化により光を集光するレンズ群１０５の位置精度、光学精度が影響を受け、集光性能すなわち加工性能が変化する。
【０００８】
このためレンズ群１０５の一部が水冷されている例もある。
【０００９】
また、加工中、ワーク１１１の加工部１１２より発生するヒューム等の汚染ガス、ちり等の発生粒子からレンズ群１０５を保護するためカバーガラス１０７が取り付けられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の防湿、防塵方法では室内１０３の密封性を上げる必要があるため、半導体レーザー１０１とレンズ群１０５を収納した光加工装置の構造が複雑になり、且つ乾燥剤１１３を定期的に交換する必要があるなど取り扱いが煩雑になるなどの問題点を有していた。
【００１１】
また、ワーク１１１の加工部１１２を周辺空気より保護するシールドガス１１０を供給する場合においてもサイドノズル１０８の取り付け角度θ、加工部よりの距離ｄ、加工方向Ｘとサイドノズル１０４の為す角度γによっては周辺空気の巻き込みが発生し、加工部１１２を良好にシールドすることができない場合がある。
【００１２】
加工中、光加工装置の温度を低減するため、半導体レーザー１０１は水冷構造が主に用いられているが、他の冷却方式においても室内１０３の温度が上昇すると半導体レーザー１０１内部の冷却端と発熱源の間の温度勾配が大きくなり発熱源、すなわち発光部温度が上昇し、半導体レーザー１０１の寿命に悪影響を与える場合がある。
【００１３】
また、レンズ群１０５を水冷構造とする場合は水密性の確保、構造の複雑化、それに伴う加工コスト上昇等の問題がありレンズ群５の全部を冷却することは困難であり、加工性能を安定に保つには限界があった。
また、カバーガラス１０７は直接汚染ガス、ちり等の発生粒子にさらされ、急速に汚染されるので、加工性能の低下防止のため早期の交換が必要となり、その工数、費用が問題となる。
【００１４】
本発明は、これらの課題を解決するもので、取扱が容易で加工性能の良い光加工装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の本発明は、内部に半導体レーザーを配置したケースと、前記ケースに設けられたガスを導入する導入口と、前記ケースに設けられたガスを排出する排出口と、前記半導体レーザーから射出されるレーザー光の進路上に配置したレンズと、前記レンズを保持するレンズホルダーを備え、前記レンズホルダーの外周を覆うように配置した筒を設け、前記筒とレンズホルダーの間に空隙を設け、前記空隙に前記排出口から排出されたガスを流す構成とし、前記筒との接続部分よりも先端方向の径が小さいノズルを設け、空隙を流れるガスを前記ノズル内にも流すとともに、前記ノズルの形状として、前記レンズホルダーに設けたレンズの表面を保護するカバーガラスに沿って流れるようにし、前記ノズルの先端の開口部から噴出するガスの流出方向をレーザー光と同軸とした光加工装置である。
【００１９】
請求項２記載の本発明は、ガスとして、溶接用シールドガスを用いる請求項１記載の光加工装置である。
【００２０】
請求項３記載の本発明は、レンズホルダーと筒を円筒形状に形成し、円錐形状で先端に開口部を配置したノズルを前記筒のレーザー光の射出部分を覆うように接続した請求項１または２に記載の光加工装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記記載の構成によれば、加工に必要なガスを加工用途の目的のみでなく同時に他の用途を兼用させ、それぞれの問題解決に供することが可能である。
【００２２】
すなわち半導体レーザーおよびその周辺の光学系を常に清浄なガス中で作動させることできるので防湿性、防塵性が向上し、装置の信頼度が向上する。
【００２３】
また、半導体レーザーおよび周辺の光学系で発生する熱も空冷作用で冷却できるので水冷方法による冷却にのみ頼る場合に比較し装置寿命も向上する。
【００２４】
さらに、光学系を空冷することで光学精度が維持でき、加工性能が安定する。
【００２５】
そして、加工部より発生する汚染ガス、汚染粒子が光加工装置表面に到達するのを防止し、光加工装置のメンテナンス工数、費用を低減できる。
このように加工性能が安定し信頼性が高くメンテナンス性能が良好で、加工品質も優れた光加工装置を提供できる。
【００２６】
以下、本発明の一実施例について図１を用いて説明する。
ガスの導入口となるガスインレット９から入った加工用のガス１０（アルゴンや窒素を主成分とした溶接用のシールドガス）は室内３に入り、水冷された半導体レーザー１および周辺の光学系を通過した後、レンズホルダー６の周辺に設けられたガスの排出口となるスリット１４を通り、ケース４とレンズホルダー６の空隙を流れ、ノズル８で整流された後ワーク１１の加工部を覆うように外部に流出する構造になっている。
【００２７】
この為精製されたガス１０を用いることで室内３のガスは常に乾燥状態を維持でき、防塵効果が得られると共に、半導体レーザー１および周辺の光学系で発生する熱を奪い、半導体レーザー１の冷却を水冷のみで行う場合に比較し、空冷作用が加わることにより更に冷却作用が向上する。
【００２８】
さらにレンズホルダー６の周囲にガス１０が流れ、空冷作用によりレンズホルダー６の温度上昇を抑え、光学系精度を維持できる。
また、ノズル８によりガス１０の流れる進路は変化し、ガス１０の一部は、加工部１２から発生するヒューム等の汚染ガス、ちり等の発生粒子からレンズ表面を保護するカバーガラス７の表面に沿って流れることにより、前記汚染ガスおよび発生粒子がカバーガラス７の表面へ到達することを妨げ、ガラス表面の汚染が防止されるので加工性能が安定する。
【００２９】
ガス１０はノズル８よりレンズ群５で集光され、照射される光と同軸で噴射しワーク１１に吹き付けられ、均等に加工部１２をシールドするので、加工方向、加工距離等の影響が少ない安定したシールド効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば加工に必要なガスを加工用途の目的のみでなく同時に他の用途を兼用させ、それぞれの問題解決に供することが可能である。
【００３１】
すなわち半導体レーザーおよびその周辺の光学系を常に清浄なガス中で作動させることできるので防湿性、防塵性が向上し、装置の信頼度が向上する。また、半導体レーザーおよび周辺の光学系で発生する熱も空冷作用で冷却できるので水冷方法による冷却にのみ頼る場合に比較し装置寿命も向上する。
【００３２】
また、光学系を空冷することで光学精度が維持でき、加工性能が安定する。
【００３３】
また、加工部より発生する汚染ガス、汚染粒子が光加工装置表面に到達するのを防止し、光加工装置のメンテナンス工数、費用を低減できる。
【００３４】
更に、加工部が加工ガスで確実にシールドされるので加工品質が向上する。
【００３５】
このように加工性能が安定し信頼性が高くメンテナンス性能が良好で、加工品質も優れた光加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の光加工装置の内部構成を表す断面図
【図２】従来の光加工装置の内部構成と加工状態を説明する要部を破断した説明図
【符号の説明】
１・・・半導体レーザー
２・・・出力端面
３・・・室内
４・・・ケース
５・・・レンズ群
６・・・レンズホルダー
７・・・カバーガラス
８・・・ノズル
９・・・ガスインレット
１０・・ガス
１１・・ワーク
１２・・加工部
１４・・スリット
【図１】
0004055353.tif 000002
【図２】
0004055353.tif 000003