レーザー切断ヘッド用保護レンズ：なぜ品質が重要なのか？

1.はじめに

レーザー切断機のカッティングヘッドは過酷な環境で使用されるため、その内部コンポーネント、特にコリメータやフォーカシングレンズのような高価値のエレメントを強固に保護する必要があります。これを実現するために、上部と下部の保護レンズが切断ヘッドアセンブリ内に戦略的に取り付けられています。

切削加工中、ワーク表面で発生する切り屑や溶融金属スパッタがカッティングヘッドに浸入すると、フォーカスレンズにとって重大なリスクとなります。下部の保護レンズは重要なバリアとして機能し、これらの潜在的に有害な粒子を効果的にブロックします。

保護レンズの清浄度は、レーザー切断作業において最適な性能と切断品質を維持するために最も重要です。これらのレンズの汚染は、切断の有効性と効率を低下させるだけでなく、切断ヘッドとレーザー出力アセンブリの両方の繊細な内部コンポーネントを損傷する危険性もあります。

最高のパフォーマンスを保証するためには、高い光透過率、低い熱膨張係数、優れた耐久性を示す材料で製造された保護レンズを使用することが不可欠です。定期的な検査とメンテナンスを実施し、レンズが汚れた場合は速やかに洗浄または交換する必要があります。

図1 レーザー切断ヘッド

高品質の保護レンズの製造工程では、いくつかの重要な要素に細心の注意を払う必要がある：

1. 基材の選択光学特性と熱特性の最適化
2. 寸法精度：適切なフィットとアライメントを確保するための精密制御
3. 表面品質：光学的完全性を維持するために最小化された欠陥
4. コーティング技術：耐久性と性能を高める高度なコーティング
5. 熱的・機械的安定性使用条件下での変形に対する耐性
6. 機械的特性：比重、破壊靭性、引張強さ、圧縮強さ、硬さを入念に管理。

これらの厳しい要件は、材料の準備や成形から精密研削、コアドリル、特殊コーティングの塗布に至るまで、製造工程全体に反映されている。

保護レンズを市場に出すには、厳密な品質管理と総合的なテストが不可欠です。粗悪な基材を使用したり、重要なコーティング工程を省くことでコストを削減しようとすると、必然的に光透過率が低く、耐熱性が不十分で、割れやすいという特徴を持つ標準以下のレンズになります。そのような妥協したレンズは、動作中に致命的な故障を起こす危険性があり、カッティングヘッドアセンブリ全体を汚染し、フォーカシングレンズやセンサーのような高価値のコンポーネントを損傷する可能性のある粒子状物質を放出する可能性があります。

カッティングヘッドが損傷した場合の経済的な影響は深刻で、修理費用は新しいユニットの価格の2～50%に達する可能性があります。さらに、それに伴う生産のダウンタイムは、大きな経済的損失につながる可能性があります。このようなリスクを軽減するため、保護レンズを含むレーザー切断アクセサリーは、信頼できるメーカーから確立された供給ルートを通じて調達することを強くお勧めします。

2.質の悪い保護レンズの悪影響

2.1 熱レンズ効果によるカッティングヘッドの焦点移動

質の悪い保護レンズはレーザーの吸収率を増加させます。レーザー光が持続的に照射されると、温度が上昇し、熱変形を引き起こし サーマルレンズ の影響である。これは、切断ヘッドの焦点ドリフトにつながります。高出力で高反射率の材料を加工すればするほど、光学素子の熱膨張が速くなり、焦点ドリフトが顕著になります。 サーマルレンズ となる。

• いつ ステンレス鋼の切断サーマルレンズ効果により、切断部が安定せず、スラグが増え、切断が不可能になる可能性がある。
• 炭素鋼を切断する場合、熱レンズ効果により、切り口の底にスラグが多くなり、正確な切断が困難になることがある。

図2 熱レンズ効果

2.2 保護レンズの燃焼点／バーンスルー

低品質の保護レンズは、加工中のホコリやスパッタをブロックする能力に限界があり、発火点を引き起こしやすい。10000ワットの超高出力ヘッドで加工する場合、保護レンズを慎重に選ぶことが極めて重要です。品質の悪いレンズは、過酷な状況で10000ワットのレーザーにさらされた場合、レンズのバーンスルーにつながる可能性があります。

図3 保護レンズの燃焼点／バーンスルー

2.3 焦点レンズの燃焼点

保護レンズのバーンスルーが適時に検出されない場合、連続的な レーザー加工 は微粒子のほこりを発生させ、取り付け部品、シーリングリング、フォーカシングレンズの下面を汚染する可能性があります。

その結果、フォーカシングレンズの表面に焼け焦げができることがあります。この場合、取り付け部品一式とフォーカシングレンズモジュールを徹底的に洗浄し、交換する必要があります。

図4 焦点レンズの燃焼点

2.4 レーザー出力ヘッドの焼損

保護レンズが焼損すると、カッティングヘッド内のコリメーターと集光レンズモジュールが高出力レーザーの下で損傷を受けやすくなる。

深刻な場合、カッティングヘッドの内部光学素子が損傷していると、光路が異常となり、反射光によってカッティングヘッド内のウィンドウピースが過度に加熱されます。 レーザーファイバー QBHまたはLOEクリスタルのバーンアウトにつながる。このシナリオでは、レーザー出力ヘッド全体を交換する必要があります。

図5 レーザー出力ヘッドのバーンアウト

低品質の保護レンズの使用は、カッティングヘッドの寿命を縮め、さまざまな事故につながるだけでなく、工場の加工進捗や品質にも悪影響を及ぼし、加工コストの増加や工場効率の低下を招く。

したがって、大きな損失や満足のいかない利益を避けるために、信頼できるメーカーから、信頼できるルートを通じてのみ保護レンズを購入することをお勧めします。