JP2003019586A - レーザーノズル - Google Patents
レーザーノズルInfo
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼板の加工時、鋼板より跳ね返る火花により
ノズル尖端が傷まず、長期に安定して使用できるレーザ
ーノズルを提供する。 【解決手段】 本発明は、レーザーを集中させる透過穴
７を有する尖端面８を含む尖端部５ｂをセラミック材に
て形成し、金属からなるノズル基部５ａに一体に接合し
たことを特徴とし、透過穴を有する尖端面を含む尖端部
を高強度化できるように構成した。
ノズル尖端が傷まず、長期に安定して使用できるレーザ
ーノズルを提供する。 【解決手段】 本発明は、レーザーを集中させる透過穴
７を有する尖端面８を含む尖端部５ｂをセラミック材に
て形成し、金属からなるノズル基部５ａに一体に接合し
たことを特徴とし、透過穴を有する尖端面を含む尖端部
を高強度化できるように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】この発明は、レーザー加工
機、特に、炭酸ガスレーザー加工機のレーザー光を微少
なスポットに集中させるためのレーザーノズルに関する
ものである。
機、特に、炭酸ガスレーザー加工機のレーザー光を微少
なスポットに集中させるためのレーザーノズルに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にレーザー加工機は、単一波長の光
が光学的手段を介して微少なスポットに集中し、極めて
エネルギー密度の高い熱源を出力するものであって、６
ｍｍ厚以下の鋼板であれば短時間に、しかも高精度に加
工（切断）できるものである。この微少なスポットにレ
ーザーを集中させるために高精度のレーザーノズルが用
いられている。この高精度のレーザーノズルは、通常、
熱伝導性の良好な銅材を基礎材として外表面を硬質クロ
ームで強化処理していた。
が光学的手段を介して微少なスポットに集中し、極めて
エネルギー密度の高い熱源を出力するものであって、６
ｍｍ厚以下の鋼板であれば短時間に、しかも高精度に加
工（切断）できるものである。この微少なスポットにレ
ーザーを集中させるために高精度のレーザーノズルが用
いられている。この高精度のレーザーノズルは、通常、
熱伝導性の良好な銅材を基礎材として外表面を硬質クロ
ームで強化処理していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ーノズルは鋼板の加工時、鋼板より跳ね返る火花により
ノズル尖端が傷み易く、レーザーを集中させる透過穴を
有する尖端面のクローム処理面が剥げ落ちたり、透過穴
が変形したりするため、比較的短時間に高精度な切断が
できなくなるおそれがあった。換言すれば、使用頻度に
もよるが、加工精度を良好に保つためにはレーザーノズ
ルは３〜４回／月に交換することが必要であり、加工コ
ストを高騰させるという問題があった。
ーノズルは鋼板の加工時、鋼板より跳ね返る火花により
ノズル尖端が傷み易く、レーザーを集中させる透過穴を
有する尖端面のクローム処理面が剥げ落ちたり、透過穴
が変形したりするため、比較的短時間に高精度な切断が
できなくなるおそれがあった。換言すれば、使用頻度に
もよるが、加工精度を良好に保つためにはレーザーノズ
ルは３〜４回／月に交換することが必要であり、加工コ
ストを高騰させるという問題があった。
【０００４】本発明は、上記の問題を解消するためのも
ので、その目的とするところは、鋼板の加工時、鋼板よ
り跳ね返る火花によりノズル尖端が傷まず、長期に安定
して使用できるレーザーノズルを提供することにある。
ので、その目的とするところは、鋼板の加工時、鋼板よ
り跳ね返る火花によりノズル尖端が傷まず、長期に安定
して使用できるレーザーノズルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、レーザーを集中させる透過穴を有する尖
端面を含む尖端部をセラミック材にて形成し、金属から
なるノズル基部に一体に接合したことを特徴とし、透過
穴を有する尖端面を含む尖端部を高強度化できるように
構成した。
め、本発明は、レーザーを集中させる透過穴を有する尖
端面を含む尖端部をセラミック材にて形成し、金属から
なるノズル基部に一体に接合したことを特徴とし、透過
穴を有する尖端面を含む尖端部を高強度化できるように
構成した。
【０００６】また、請求項２に記載の発明は、前記セラ
ミック材からなる尖端部と金属からなるノズル基部との
接合部を耐熱性接着剤で接着したことを特徴とし、セラ
ミック材と金属との複合品が簡易に得られるように構成
した。
ミック材からなる尖端部と金属からなるノズル基部との
接合部を耐熱性接着剤で接着したことを特徴とし、セラ
ミック材と金属との複合品が簡易に得られるように構成
した。
【０００７】さらに、請求項３に記載の発明は、前記接
合部が、基部側と尖端部側とを凹凸の嵌め込み式に形成
したことを特徴とし、セラミック材と金属との接合面を
立体化及び増大化できるように構成した。
合部が、基部側と尖端部側とを凹凸の嵌め込み式に形成
したことを特徴とし、セラミック材と金属との接合面を
立体化及び増大化できるように構成した。
【０００８】
【発明の実施の態様】次に、本発明の実施の態様を図面
に基づいて説明する。図１は本願レーザーノズルの使用
状態を示す断面図、図２は本願レーザーノズルの拡大断
面図、図３は本願レーザーノズルの他の例を示す拡大断
面図、図４は加工物の加工時における熱変形を検知する
センサー機能を有する金属部材を付加した場合の拡大断
面図である。
に基づいて説明する。図１は本願レーザーノズルの使用
状態を示す断面図、図２は本願レーザーノズルの拡大断
面図、図３は本願レーザーノズルの他の例を示す拡大断
面図、図４は加工物の加工時における熱変形を検知する
センサー機能を有する金属部材を付加した場合の拡大断
面図である。
【０００９】図１において、１は炭酸ガスレーザーの発
生装置（以下、レーザー発生装置という）である。この
レーザー発生装置１はレーザー物質を励起させるための
放電方向、ガス流方向及びレーザー発振軸方向が同軸型
に組み合したものを示しているが、他の構造（例えば２
軸直交型）のものであってもよい。
生装置（以下、レーザー発生装置という）である。この
レーザー発生装置１はレーザー物質を励起させるための
放電方向、ガス流方向及びレーザー発振軸方向が同軸型
に組み合したものを示しているが、他の構造（例えば２
軸直交型）のものであってもよい。
【００１０】前記レーザー発生装置１より発生した単一
波長のレーザー光Ｒは筒体２内に設置した光学的手段３
を介して集束され、本願レーザーノズル４を通して微少
なスポットＳに集中し、極めてエネルギー密度の高い熱
源を出力し、加工物（例えば鋼板）Ｋを高精度に加工
（切断を含む）できる性能を有している。
波長のレーザー光Ｒは筒体２内に設置した光学的手段３
を介して集束され、本願レーザーノズル４を通して微少
なスポットＳに集中し、極めてエネルギー密度の高い熱
源を出力し、加工物（例えば鋼板）Ｋを高精度に加工
（切断を含む）できる性能を有している。
【００１１】前記本願レーザーノズル４は、下向きに集
束されたコーン部５と、前記筒体２の下端部に螺合させ
るための雄ねじ部６とからなるとともに、コーン部５と
雄ねじ部６とを含むノズル基部５ａは熱伝導性のよい銅
材により成形され、レーザー光Ｒを透過させる穴７を有
する尖端面８を含む尖端部５ｂは、セラミック材（点模
様で示している）で形成し、一体的に接合されている。
束されたコーン部５と、前記筒体２の下端部に螺合させ
るための雄ねじ部６とからなるとともに、コーン部５と
雄ねじ部６とを含むノズル基部５ａは熱伝導性のよい銅
材により成形され、レーザー光Ｒを透過させる穴７を有
する尖端面８を含む尖端部５ｂは、セラミック材（点模
様で示している）で形成し、一体的に接合されている。
【００１２】前記セラミック材は、高熱処理によって製
造された非金属・無機質の成形品であり、耐熱性（約８
００°Ｃ以上に耐える）に優れた性能を発揮する。セラ
ミック材には当然にガラスやセメントも含まれることは
勿論である。
造された非金属・無機質の成形品であり、耐熱性（約８
００°Ｃ以上に耐える）に優れた性能を発揮する。セラ
ミック材には当然にガラスやセメントも含まれることは
勿論である。
【００１３】前記セラミック材からなる尖端部５ｂと、
前記ノズル基部５ａとの接合部９は図２の如く、耐熱性
接着剤（エポキシ系の構造用接着剤）を用いて一体に接
着されている。この接合部９はノズル基部５ａ側と尖端
部５ｂ側とを凹凸の嵌め込み式（カシメを含む）に形成
するとよい。これによりセラミック材と金属との接合面
が立体化し、耐熱性接着剤の接着力も増大化するからで
ある。
前記ノズル基部５ａとの接合部９は図２の如く、耐熱性
接着剤（エポキシ系の構造用接着剤）を用いて一体に接
着されている。この接合部９はノズル基部５ａ側と尖端
部５ｂ側とを凹凸の嵌め込み式（カシメを含む）に形成
するとよい。これによりセラミック材と金属との接合面
が立体化し、耐熱性接着剤の接着力も増大化するからで
ある。
【００１４】なお、本願レーザーノズル４の全体をセラ
ミック材とせず、ノズル基部５ａを金属としたのは、セ
ラミック材は、上述の如く熱には強いが衝撃や捻じれに
は弱いためである。換言すれば、スパナが当たる部分や
雄ねじ部６を含むノズル基部５ａは金属であることが強
度上必要だからである。
ミック材とせず、ノズル基部５ａを金属としたのは、セ
ラミック材は、上述の如く熱には強いが衝撃や捻じれに
は弱いためである。換言すれば、スパナが当たる部分や
雄ねじ部６を含むノズル基部５ａは金属であることが強
度上必要だからである。
【００１５】また、前記ノズル基部５ａと、これに一体
的に接合したノズル尖端部５ｂとは外表面が硬質クロー
ムによる強化処理が施される。この場合、ノズル基部５
ａと尖端部５ｂとは外表面が金属処理（耐熱性接着剤に
も導電性のものを使用）により互いに電気的に繋がって
いることが必要な場合もある。即ち、レーザーノズルは
加工物の加工時における熱変形を検知し、加工物との間
隔をリアルタイムに微調整して一定に保つように構成す
るためにノズル尖端面にセンサー機能を付与することが
あるからである。
的に接合したノズル尖端部５ｂとは外表面が硬質クロー
ムによる強化処理が施される。この場合、ノズル基部５
ａと尖端部５ｂとは外表面が金属処理（耐熱性接着剤に
も導電性のものを使用）により互いに電気的に繋がって
いることが必要な場合もある。即ち、レーザーノズルは
加工物の加工時における熱変形を検知し、加工物との間
隔をリアルタイムに微調整して一定に保つように構成す
るためにノズル尖端面にセンサー機能を付与することが
あるからである。
【００１６】尤も、図４の如く、金属からなるノズル基
部５ｂに導通した金属部材１０の下端１０ａを、ノズル
尖端面８と同レベルに垂下させることによりセンサー機
能を付加するように構成してもよい。
部５ｂに導通した金属部材１０の下端１０ａを、ノズル
尖端面８と同レベルに垂下させることによりセンサー機
能を付加するように構成してもよい。
【００１７】
【実験例】今、従来型のレーザーノズル（全体が銅製
で、外表面が硬質クロームで強化されているもの）と、
本願レーザーノズル（ノズル基部５ａが銅製で外表面が
クロームメッキで強化され、尖端部５ｂがセラミック材
とした複合品であるもの）とをそれぞれレーザー発生装
置１に適用し、レーザー光Ｒを微少なスポットＳに集中
させて得た高い熱源（８０ｗ／ｃｍ２ ）にて６ｍｍ厚
の鋼板を対辺５ｃｍで正八角形に連続して１００個切断
して切れ具合を調べた処、従来型のレーザーノズルは５
８個目から切断面にバリが生ずるようになった。一方、
本願レーザーノズルは高精度（バリを生じさせることな
く）に１００個全部の切断を終了した。
で、外表面が硬質クロームで強化されているもの）と、
本願レーザーノズル（ノズル基部５ａが銅製で外表面が
クロームメッキで強化され、尖端部５ｂがセラミック材
とした複合品であるもの）とをそれぞれレーザー発生装
置１に適用し、レーザー光Ｒを微少なスポットＳに集中
させて得た高い熱源（８０ｗ／ｃｍ２ ）にて６ｍｍ厚
の鋼板を対辺５ｃｍで正八角形に連続して１００個切断
して切れ具合を調べた処、従来型のレーザーノズルは５
８個目から切断面にバリが生ずるようになった。一方、
本願レーザーノズルは高精度（バリを生じさせることな
く）に１００個全部の切断を終了した。
【００１８】上記従来型のレーザーノズルは、１００個
全部の切断を終了してから、ノズル尖端部を目視により
調べた処、レーザー光を透過させる尖端面の硬質クロー
ム皮膜が剥げ、透過穴が変形していた。この変形が５８
個目から徐々に進行して行き鋼板の切断面にバリとして
現れたことが判った。一方、本願レーザーノズルにはレ
ーザー光を透過させる尖端面の穴には全く変形が見られ
なかった。
全部の切断を終了してから、ノズル尖端部を目視により
調べた処、レーザー光を透過させる尖端面の硬質クロー
ム皮膜が剥げ、透過穴が変形していた。この変形が５８
個目から徐々に進行して行き鋼板の切断面にバリとして
現れたことが判った。一方、本願レーザーノズルにはレ
ーザー光を透過させる尖端面の穴には全く変形が見られ
なかった。
【００１９】
【発明の効果】以上の如く、本発明に係るレーザーノズ
ルは、レーザーを集中させる透過穴を有する尖端面を含
む尖端部をセラミック材にて形成し、金属からなるノズ
ル基部に一体に接合したことを特徴としているから、透
過穴を有する尖端面を含む尖端部を高強度化した金属と
の複合品となり、加工物の加工時に跳ね返る火花により
ノズル尖端面や穴が傷んだり変形したりすることがな
く、長期に安定して高精度加工ができるという優れた効
果を奏するものである。
ルは、レーザーを集中させる透過穴を有する尖端面を含
む尖端部をセラミック材にて形成し、金属からなるノズ
ル基部に一体に接合したことを特徴としているから、透
過穴を有する尖端面を含む尖端部を高強度化した金属と
の複合品となり、加工物の加工時に跳ね返る火花により
ノズル尖端面や穴が傷んだり変形したりすることがな
く、長期に安定して高精度加工ができるという優れた効
果を奏するものである。
【００２０】また、請求項２に記載の発明に係るレーザ
ーノズルは、前記セラミック材からなる尖端部と金属か
らなるノズル基部との接合部を耐熱性接着剤で接着した
ことを特徴としているから、セラミック材と金属との複
合品が簡易に得られるという優れた効果を奏するもので
ある。
ーノズルは、前記セラミック材からなる尖端部と金属か
らなるノズル基部との接合部を耐熱性接着剤で接着した
ことを特徴としているから、セラミック材と金属との複
合品が簡易に得られるという優れた効果を奏するもので
ある。
【００２１】さらに、請求項３に記載の発明に係るレー
ザーノズルは、前記接合部が、基部側と尖端部側とを凹
凸の嵌め込み式に形成したことを特徴としているから、
セラミック材と金属との接合面を立体化するとともに接
着剤接着面を増大化できるという優れた効果を奏するも
のである。
ザーノズルは、前記接合部が、基部側と尖端部側とを凹
凸の嵌め込み式に形成したことを特徴としているから、
セラミック材と金属との接合面を立体化するとともに接
着剤接着面を増大化できるという優れた効果を奏するも
のである。
【図１】本願レーザーノズルの使用状態を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】本願レーザーノズルの拡大断面図である。
【図３】本願レーザーノズルの他の例を示す拡大断面図
である。
である。
【図４】加工物の加工時における熱変形を検知するセン
サー機能を有する金属部材を付加した場合の拡大断面図
である。
サー機能を有する金属部材を付加した場合の拡大断面図
である。
１ レーザー発生装置
２ 筒体
３ 光学的手段
４ 本願レーザーノズル
５ コーン部
５ａ ノズル基部
５ｂ 尖端部
６ 雄ねじ部
７ レーザー光を透過させる穴
８ 尖端面
９ 接合部
１０ 金属部材
１０ａ 金属部材の下端
Ｒ レーザー光
Ｓ スポット
Ｋ 加工物
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザーを集中させる透過穴を有する尖
端面を含む尖端部をセラミック材にて形成し、金属から
なるノズル基部に一体的に接合したことを特徴とするレ
ーザーノズル。 - 【請求項２】 前記セラミック材からなる尖端部と金属
からなるノズル基部との接合部を耐熱性接着剤で接着し
たことを特徴とする請求項１に記載のレーザーノズル。 - 【請求項３】 前記接合部が、基部側と尖端部側とを凹
凸の嵌め込み式に形成したことを特徴とする請求項１又
は２に記載のレーザーノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001205470A JP2003019586A (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | レーザーノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001205470A JP2003019586A (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | レーザーノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019586A true JP2003019586A (ja) | 2003-01-21 |
Family
ID=19041774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001205470A Pending JP2003019586A (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | レーザーノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003019586A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7679031B2 (en) * | 2004-05-26 | 2010-03-16 | Yamazaki Mazak Corporation | Method for checking a nozzle for a laser beam machine |
-
2001
- 2001-07-05 JP JP2001205470A patent/JP2003019586A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7679031B2 (en) * | 2004-05-26 | 2010-03-16 | Yamazaki Mazak Corporation | Method for checking a nozzle for a laser beam machine |
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