JP2002273591A - レーザ加工ノズル機構 - Google Patents
レーザ加工ノズル機構Info
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- JP2002273591A JP2002273591A JP2001076164A JP2001076164A JP2002273591A JP 2002273591 A JP2002273591 A JP 2002273591A JP 2001076164 A JP2001076164 A JP 2001076164A JP 2001076164 A JP2001076164 A JP 2001076164A JP 2002273591 A JP2002273591 A JP 2002273591A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成要素であるセンサコーン及びノズルヘッ
ドを冷却してＺ軸等の加工軸の歪みによる変位を無く
し、更にスパッタの付着を抑制、または防止でき、延い
ては製品の加工精度を高品質に維持可能とするレーザ加
工ノズル機構の提供。 【解決手段】 レーザ加工機におけるセンサコーン１、
ノズルヘッド２及びキャップ３からなるレーザ加工ノズ
ル機構であって、前記センサコーン１及びノズルヘッド
２を冷却する為の冷却構造部Ｋｃを備え、前記センサコ
ーン１に螺着して着脱可能な前記ノズルヘッド２の形状
を流線形の曲面形状とし、前記ノズルヘッド２等へのレ
ーザ加工操作時のスパッタの付着抑制、または付着防
止、更にノズルの昇温を防止してＺ軸の歪みによる変位
を回避可能とする構成としたことを特徴とする。
ドを冷却してＺ軸等の加工軸の歪みによる変位を無く
し、更にスパッタの付着を抑制、または防止でき、延い
ては製品の加工精度を高品質に維持可能とするレーザ加
工ノズル機構の提供。 【解決手段】 レーザ加工機におけるセンサコーン１、
ノズルヘッド２及びキャップ３からなるレーザ加工ノズ
ル機構であって、前記センサコーン１及びノズルヘッド
２を冷却する為の冷却構造部Ｋｃを備え、前記センサコ
ーン１に螺着して着脱可能な前記ノズルヘッド２の形状
を流線形の曲面形状とし、前記ノズルヘッド２等へのレ
ーザ加工操作時のスパッタの付着抑制、または付着防
止、更にノズルの昇温を防止してＺ軸の歪みによる変位
を回避可能とする構成としたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工機等
の板材加工機に用いられるレーザ加工ノズル機構に関す
る。
の板材加工機に用いられるレーザ加工ノズル機構に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザ加工機等の板材加工機に
用いられるレーザ加工ノズルのノズルヘッドの形状は、
略截頭円錐形状であって、且つノズルヘッド着脱時のた
めのスパナ等の工具当接面部が設けられ、且つＺ軸等の
加工軸の熱変形を考慮した構造とはなっていないのが通
例である。
用いられるレーザ加工ノズルのノズルヘッドの形状は、
略截頭円錐形状であって、且つノズルヘッド着脱時のた
めのスパナ等の工具当接面部が設けられ、且つＺ軸等の
加工軸の熱変形を考慮した構造とはなっていないのが通
例である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら上述の従来
例では、レーザ加工ノズル機構の構成要素であるノズル
ヘッドにはノズルヘッド着脱時のためのスパナ等の工具
当接面部が設けられ（図２（ｂ）参照）、該ノズルヘッ
ドの表面には凹凸部があり、またセンサコーン自体反射
レーザビーム（反射レーザ光）が当たると熱変形を起こ
し（図４（ａ）参照）、周囲の温度変化によりワークと
所定の距離を保つセンサギャップが一定に保たれず、Ｚ
軸に歪みによる変位が生ずる。
例では、レーザ加工ノズル機構の構成要素であるノズル
ヘッドにはノズルヘッド着脱時のためのスパナ等の工具
当接面部が設けられ（図２（ｂ）参照）、該ノズルヘッ
ドの表面には凹凸部があり、またセンサコーン自体反射
レーザビーム（反射レーザ光）が当たると熱変形を起こ
し（図４（ａ）参照）、周囲の温度変化によりワークと
所定の距離を保つセンサギャップが一定に保たれず、Ｚ
軸に歪みによる変位が生ずる。
【０００４】また、例えばピアス加工等のレーザ加工操
作時において、従来のノズルヘッド形状では、ワークの
被加工面をクリーンにする為の横方向のブローによる副
次的な現象としてブロー（空気流）の裏側に渦流が発生
し、その渦流に運ばれたスパッタがノズルヘッド基部側
面に衝突して付着しスパッタ堆積現象を誘起する（図３
（ａ）参照）。
作時において、従来のノズルヘッド形状では、ワークの
被加工面をクリーンにする為の横方向のブローによる副
次的な現象としてブロー（空気流）の裏側に渦流が発生
し、その渦流に運ばれたスパッタがノズルヘッド基部側
面に衝突して付着しスパッタ堆積現象を誘起する（図３
（ａ）参照）。
【０００５】このスパッタの堆積現象は、センサ部とワ
ーク間の静電容量の変動を生じさせ、これがセンサギャ
ップを均一に保持できない原因ともなり不良切断の要因
となる、等の問題がある。
ーク間の静電容量の変動を生じさせ、これがセンサギャ
ップを均一に保持できない原因ともなり不良切断の要因
となる、等の問題がある。
【０００６】この発明は、上述の状況に鑑みて成された
もので、構成要素であるセンサコーン及びノズルヘッド
を冷却してＺ軸等の加工軸の歪みによる変位を無くし、
更にスパッタの付着を抑制、または防止でき、延いては
製品の加工精度を高品質に維持可能とするレーザ加工ノ
ズル機構を提供することを目的とする。
もので、構成要素であるセンサコーン及びノズルヘッド
を冷却してＺ軸等の加工軸の歪みによる変位を無くし、
更にスパッタの付着を抑制、または防止でき、延いては
製品の加工精度を高品質に維持可能とするレーザ加工ノ
ズル機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、下記構成を
備えることにより上記課題を解決できるものである。
備えることにより上記課題を解決できるものである。
【０００８】（１）レーザ加工機におけるセンサコー
ン、ノズルヘッド及びキャップからなるレーザ加工ノズ
ル機構であって、前記センサコーン及びノズルヘッドを
冷却する為の冷却構造部を備え、前記センサコーンに螺
着して着脱可能な前記ノズルヘッドの形状を流線形の曲
面形状とし、前記ノズルヘッド等へのレーザ加工操作時
のスパッタの付着抑制、または付着防止、更にノズルの
昇温を防止してＺ軸の歪みによる変位を回避可能とする
構成としたことを特徴とするレーザ加工ノズル機構。
ン、ノズルヘッド及びキャップからなるレーザ加工ノズ
ル機構であって、前記センサコーン及びノズルヘッドを
冷却する為の冷却構造部を備え、前記センサコーンに螺
着して着脱可能な前記ノズルヘッドの形状を流線形の曲
面形状とし、前記ノズルヘッド等へのレーザ加工操作時
のスパッタの付着抑制、または付着防止、更にノズルの
昇温を防止してＺ軸の歪みによる変位を回避可能とする
構成としたことを特徴とするレーザ加工ノズル機構。
【０００９】（２）前記ノズルヘッドは、截頭円錐状の
基部側外周断面形状を湾曲状凹部にて形成し、前記ノズ
ルヘッド外形を流線形の曲面形状としたことを特徴とす
る前項（１）記載のレーザ加工ノズル機構。
基部側外周断面形状を湾曲状凹部にて形成し、前記ノズ
ルヘッド外形を流線形の曲面形状としたことを特徴とす
る前項（１）記載のレーザ加工ノズル機構。
【００１０】（３）前記冷却構造部は、前記センサコー
ンの外周面と前記キャップの内周面とで形成される断面
截頭円錐環状を呈する冷却用の空気通路及び空気室から
成る構成としたことを特徴とする前項（１）記載のレー
ザ加工ノズル機構。
ンの外周面と前記キャップの内周面とで形成される断面
截頭円錐環状を呈する冷却用の空気通路及び空気室から
成る構成としたことを特徴とする前項（１）記載のレー
ザ加工ノズル機構。
【００１１】（４）前記冷却構造部は、上方より冷却用
空気を導入し、前記断面截頭円錐環状の先端部、且つノ
ズルヘッドの上面周囲から横方向に放射状に空気が吹き
出す吹き出し口と、レーザ加工部位に吹き出し空気が吹
き当たるように吹き出し口を設けたことを特徴とする前
項（１）記載のレーザ加工ノズル機構。
空気を導入し、前記断面截頭円錐環状の先端部、且つノ
ズルヘッドの上面周囲から横方向に放射状に空気が吹き
出す吹き出し口と、レーザ加工部位に吹き出し空気が吹
き当たるように吹き出し口を設けたことを特徴とする前
項（１）記載のレーザ加工ノズル機構。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１３】図１は、本発明に係るレーザ加工ノズル機
構の実施例における縦断側面説明図、図２は、本発明に
係るレーザ加工ノズル機構のノズルヘッドの形状例を示
す説明図、（ａ）はノズルヘッドの縦断側面図、（ｂ）
はＡ−Ａ矢視、図３は、ノズルヘッド外形とスパッタの
付着・堆積状況説明図、（ａ）は従来形状のノズルヘッ
ドの場合、（ｂ）は実施例における曲面形状のノズルヘ
ッドの場合、図４は、冷却構造部を備えたレーザ加工ノ
ズル機構の有効性を示す説明図、（ａ）は冷却構造部が
無い場合、（ｂ）は冷却構造部を備えた場合、図５は、
ピアス加工から切断加工への動作を示すフローチャート
である。
構の実施例における縦断側面説明図、図２は、本発明に
係るレーザ加工ノズル機構のノズルヘッドの形状例を示
す説明図、（ａ）はノズルヘッドの縦断側面図、（ｂ）
はＡ−Ａ矢視、図３は、ノズルヘッド外形とスパッタの
付着・堆積状況説明図、（ａ）は従来形状のノズルヘッ
ドの場合、（ｂ）は実施例における曲面形状のノズルヘ
ッドの場合、図４は、冷却構造部を備えたレーザ加工ノ
ズル機構の有効性を示す説明図、（ａ）は冷却構造部が
無い場合、（ｂ）は冷却構造部を備えた場合、図５は、
ピアス加工から切断加工への動作を示すフローチャート
である。
【００１４】以下、図面を参照して説明する。
【００１５】本体を形成するセンサコーン１、ノズルヘ
ッド２、キャップ３、前記センサコーン１及びノズルヘ
ッド２を冷却する為の冷却構造部Ｋｃを備え、前記セン
サコーン１に螺着して着脱可能な前記ノズルヘッド２の
形状を流線形の曲面形状とし、詳細にはノズルヘッド２
の基部側面を湾曲状凹部と成し、サイドブローによって
飛翔してくるスパッタを渦流に乗せてノズル側面への衝
突を回避可能な形状としてあるので（図２（ａ）、
（ｂ）参照）、前記ノズルヘッド２等へのレーザ加工操
作時のスパッタの付着抑制、または付着防止が可能であ
り、また冷却構造部Ｋｃによりノズルヘッド２及び周囲
の昇温を防止でき、Ｚ軸の歪みによる変位を解消するこ
とが出来る。
ッド２、キャップ３、前記センサコーン１及びノズルヘ
ッド２を冷却する為の冷却構造部Ｋｃを備え、前記セン
サコーン１に螺着して着脱可能な前記ノズルヘッド２の
形状を流線形の曲面形状とし、詳細にはノズルヘッド２
の基部側面を湾曲状凹部と成し、サイドブローによって
飛翔してくるスパッタを渦流に乗せてノズル側面への衝
突を回避可能な形状としてあるので（図２（ａ）、
（ｂ）参照）、前記ノズルヘッド２等へのレーザ加工操
作時のスパッタの付着抑制、または付着防止が可能であ
り、また冷却構造部Ｋｃによりノズルヘッド２及び周囲
の昇温を防止でき、Ｚ軸の歪みによる変位を解消するこ
とが出来る。
【００１６】図２（ａ）において、θはノズルヘッド２
の尖頭角であり、ノズルヘッド基部側面湾曲状凹部曲率
半径Ｒ１とノズルヘッド２先端外形曲率半径Ｒ２とでノ
ズルヘッド２の形状を流線形の曲面形状となるように構
成してある。
の尖頭角であり、ノズルヘッド基部側面湾曲状凹部曲率
半径Ｒ１とノズルヘッド２先端外形曲率半径Ｒ２とでノ
ズルヘッド２の形状を流線形の曲面形状となるように構
成してある。
【００１７】図中、２ａはノズルヘッド２の鍔部であ
り、この鍔部２ａの対向する面部にノズルヘッド２着脱
時のためのスパナ等の工具の係合部Ｓｐが設けてある
（図２（ｂ）参照）。
り、この鍔部２ａの対向する面部にノズルヘッド２着脱
時のためのスパナ等の工具の係合部Ｓｐが設けてある
（図２（ｂ）参照）。
【００１８】前記冷却構造部Ｋｃは、前記センサコーン
１の外周面と前記キャップ３の内周面とで形成される断
面截頭円錐環状を呈する冷却用の空気通路４及び空気室
５から成る構成としてある。
１の外周面と前記キャップ３の内周面とで形成される断
面截頭円錐環状を呈する冷却用の空気通路４及び空気室
５から成る構成としてある。
【００１９】また、前記冷却構造部Ｋｃは、上方より冷
却用空気を導入し、前記断面截頭円錐環状の先端部、且
つノズルヘッド２の上面周囲から横方向に放射状に空気
が吹き出す吹き出し口と、レーザ加工部位に吹き出し空
気が吹き当たるように吹き出し口を設けた構成としてあ
る。
却用空気を導入し、前記断面截頭円錐環状の先端部、且
つノズルヘッド２の上面周囲から横方向に放射状に空気
が吹き出す吹き出し口と、レーザ加工部位に吹き出し空
気が吹き当たるように吹き出し口を設けた構成としてあ
る。
【００２０】サイドブローは一方向から吹き出せば良
く、オペレータと反対側方向に飛ばしても良く、サイド
ブローの吹き出し方向は、周辺の状況を考慮して可変自
在である。
く、オペレータと反対側方向に飛ばしても良く、サイド
ブローの吹き出し方向は、周辺の状況を考慮して可変自
在である。
【００２１】上述の構成及び図面を参照して作用を説明
する。
する。
【００２２】図５のピアス加工から切断加工への動作を
示すフローチャートにおいて、ステップＳ１でセンサを
倣い制御ＯＮとし、ステップＳ２で加工対象物となるワ
ークＷから一定のギャップｇの位置までＺ軸を下降させ
る。次いでセンサを倣い制御ＯＦＦとし（ステップＳ
３）、ステップＳ４で一旦前記Ｚ値（ギャップｇ）から
上方へ僅かに（数ミリ程度）上昇させ、次にレーザビー
ムをＯＮし、ＣＷ発振（連続発振）作用により一発でピ
アス加工動作は完了する（ステップＳ５）。この時サイ
ドブローをピアスに吹き当て、且つワークＷ上面に堆積
したスパッタを吹き飛ばす（図４（ｂ）参照）。そし
て、センサを倣い制御ＯＮとし（ステップＳ６）、Ｚ軸
が下降しながら目的の切断加工動作に移行する。
示すフローチャートにおいて、ステップＳ１でセンサを
倣い制御ＯＮとし、ステップＳ２で加工対象物となるワ
ークＷから一定のギャップｇの位置までＺ軸を下降させ
る。次いでセンサを倣い制御ＯＦＦとし（ステップＳ
３）、ステップＳ４で一旦前記Ｚ値（ギャップｇ）から
上方へ僅かに（数ミリ程度）上昇させ、次にレーザビー
ムをＯＮし、ＣＷ発振（連続発振）作用により一発でピ
アス加工動作は完了する（ステップＳ５）。この時サイ
ドブローをピアスに吹き当て、且つワークＷ上面に堆積
したスパッタを吹き飛ばす（図４（ｂ）参照）。そし
て、センサを倣い制御ＯＮとし（ステップＳ６）、Ｚ軸
が下降しながら目的の切断加工動作に移行する。
【００２３】レーザビームがノズルと干渉しても空冷構
造によってノズルの温度上昇を防ぐと同時にセンサコー
ンの温度上昇も抑制し、ノズルギャップを一定に保つこ
とが出来る。
造によってノズルの温度上昇を防ぐと同時にセンサコー
ンの温度上昇も抑制し、ノズルギャップを一定に保つこ
とが出来る。
【００２４】尚、図３（ｂ）に示すように、ノズルヘッ
ド２の尖頭角θ、ノズルヘッド基部側面湾曲状凹部曲率
半径Ｒ１、及びノズルヘッド２先端外形曲率半径Ｒ２の
値を微妙に組合せてノズルヘッド２の形状を流線形の曲
面形状とすることにより、渦流に乗ったスパッタをノズ
ルボディに衝突させずに付着・堆積を回避可能としたも
のである。
ド２の尖頭角θ、ノズルヘッド基部側面湾曲状凹部曲率
半径Ｒ１、及びノズルヘッド２先端外形曲率半径Ｒ２の
値を微妙に組合せてノズルヘッド２の形状を流線形の曲
面形状とすることにより、渦流に乗ったスパッタをノズ
ルボディに衝突させずに付着・堆積を回避可能としたも
のである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構成要素であるセンサコーン及びノズルヘッドを冷却し
てＺ軸等の加工軸の歪みによる変位を無くし、更にスパ
ッタの付着を抑制、または防止でき、延いては製品の加
工精度を高品質に維持できるという効果を呈する。
構成要素であるセンサコーン及びノズルヘッドを冷却し
てＺ軸等の加工軸の歪みによる変位を無くし、更にスパ
ッタの付着を抑制、または防止でき、延いては製品の加
工精度を高品質に維持できるという効果を呈する。
【図１】 本発明に係るレーザ加工ノズル機構の実施例
における縦断側面説明図
における縦断側面説明図
【図２】 本発明に係るレーザ加工ノズル機構のノズル
ヘッドの形状例を示す説明図、（ａ）はノズルヘッドの
縦断側面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視
ヘッドの形状例を示す説明図、（ａ）はノズルヘッドの
縦断側面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視
【図３】 ノズルヘッド外形とスパッタの付着・堆積状
況説明図、（ａ）は従来形状のノズルヘッドの場合、
（ｂ）は実施例における曲面形状のノズルヘッドの場合
況説明図、（ａ）は従来形状のノズルヘッドの場合、
（ｂ）は実施例における曲面形状のノズルヘッドの場合
【図４】 冷却構造部を備えたレーザ加工ノズル機構の
有効性を示す説明図、（ａ）は冷却構造部が無い場合、
（ｂ）は冷却構造部を備えた場合
有効性を示す説明図、（ａ）は冷却構造部が無い場合、
（ｂ）は冷却構造部を備えた場合
【図５】 ピアス加工から切断加工への動作を示すフロ
ーチャート
ーチャート
１ センサコーン（本体） ２ ノズルヘッド ３ キャップ ４ 空気通路 ５ 空気室 Ｋｃ 冷却構造部 Ｗ ワーク ｇ センサギャップ
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ加工機におけるセンサコーン、ノ
ズルヘッド及びキャップからなるレーザ加工ノズル機構
であって、前記センサコーン及びノズルヘッドを冷却す
る為の冷却構造部を備え、前記センサコーンに螺着して
着脱可能な前記ノズルヘッドの形状を流線形の曲面形状
とし、前記ノズルヘッド等へのレーザ加工操作時のスパ
ッタの付着抑制、または付着防止、更にノズルの昇温を
防止してＺ軸の歪みによる変位を回避可能とする構成と
したことを特徴とするレーザ加工ノズル機構。 - 【請求項２】 前記ノズルヘッドは、截頭円錐状の基部
側外周断面形状を湾曲状凹部にて形成し、前記ノズルヘ
ッド外形を流線形の曲面形状としたことを特徴とする請
求項１記載のレーザ加工ノズル機構。 - 【請求項３】 前記冷却構造部は、前記センサコーンの
外周面と前記キャップの内周面とで形成される断面截頭
円錐環状を呈する冷却用の空気通路及び空気室から成る
構成としたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工
ノズル機構。 - 【請求項４】 前記冷却構造部は、上方より冷却用空気
を導入し、前記断面截頭円錐環状の先端部、且つノズル
ヘッドの上面周囲から横方向に放射状に空気が吹き出す
吹き出し口と、ピアス加工部位に吹き出し空気が吹き当
たるように吹き出し口を設けたことを特徴とする請求項
１記載のレーザ加工ノズル機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001076164A JP2002273591A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | レーザ加工ノズル機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001076164A JP2002273591A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | レーザ加工ノズル機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002273591A true JP2002273591A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18933144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001076164A Pending JP2002273591A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | レーザ加工ノズル機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002273591A (ja) |
Cited By (10)
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-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001076164A patent/JP2002273591A/ja active Pending
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