JP2004148360A - Laser beam machining head, and laser beam machining system using the same - Google Patents

Laser beam machining head, and laser beam machining system using the same Download PDF

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JP2004148360A
JP2004148360A JP2002316621A JP2002316621A JP2004148360A JP 2004148360 A JP2004148360 A JP 2004148360A JP 2002316621 A JP2002316621 A JP 2002316621A JP 2002316621 A JP2002316621 A JP 2002316621A JP 2004148360 A JP2004148360 A JP 2004148360A
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laser
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Wataru Hirohata
渉 廣畑
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Toppan Edge Inc
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Toppan Forms Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deposition of scattered matters from a work generated during the laser beam machining on a laser collector caused by the inflow of the scattered matters inside a head in a laser beam machining head and a laser beam machining system in which the work is irradiated with laser beams and machined thereby. <P>SOLUTION: In the laser beam machining head 11 used in the laser beam machining system, gas introduced from a gas inlet 22 is diffused to a head base body 12 having the gas inlet 22 via a carrying passage 35 formed in a gas carriage unit 32 provided on a nozzle body 13 communicating and joined with the gas inlet 22, and directly blown against a condenser lens 14 from a peripheral edge, and the gas blown against the condenser lens 14 is discharged to the work side. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工体に対してレーザビームを照射して加工を行う場合のレーザ加工ヘッドおよびレーザ加工システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、レーザビームを利用して加工することが行われてきており、その対象が金属、プラスチック、紙などのように適用範囲が広がってきている。レーザ加工は熱による加工が主流であり、加工時にスパッタや煙が発生する。そして、このスパッタや煙がレーザ加工ヘッド内に侵入するとレンズや保護ガラスを汚すこととなり、レーザ出力の低下を招く。また、レーザ光による熱加工は加工部分が拡がるバーニング現象を生じる。そのため、冷却ガスをレーザ加工ヘッド内に注入して、上記バーニングを軽減すると共に、当該ガスをヘッド先端より流出させてスパッタや煙の流入を防ぐ技術が、以下の特許文献等に開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−198485号公報
【特許文献2】
特開平9−1374号公報
【特許文献3】
特開平11−226770号公報
【0004】
そこで、図6に、従来のレーザ加工ヘッドの説明図を示す。図6(A)に示すレーザ加工ヘッド101は、上記特許文献2の基本発明の概念図であり、特許文献1,3のベースとなったものである。すなわち、円筒形のノズル102の側部(後述のレンズより被加工体側)にガス供給部103が設けられ、内部における上記ガス供給部103の上方にレンズ104が保持される構造のものである。そして、レーザ加工に際しては、被加工体105に対し、レーザ光106をレンズ104で集光させると共に、ガス供給部103よりシールドガス107が当該ノズル102内部に注入される。このとき、注入されたシールドガス107がヘッド先端部より被加工体105の加工部分に吹き付けられることにより当該シールドガス107がノズル102内部でシールド状態とさせてスパッタや煙の流入を防止させようとしているものである。
【0005】
そして、上記レーザ加工ヘッド101に対し、特許文献1,3では、ノズル102を内筒(内壁)と外筒(外壁)とで構成して内筒(内壁)にシールドガス(アシストガス)を注入させて先端より吹き出させると共に、外筒(外壁)に冷却ガスを注入させて先端より吹き出させるもので、シールドガス(アシストガス)107によりスパッタや煙の流入を防止させようとすると共に、冷却ガスによりバーニングを軽減させようとするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノズル102内部に注入されるシールドガス(アシストガス)107の排出では、実際上スパッタや煙がノズル102先端部より流入するという事態が生じる。これは、シールドガス(アシストガス)107をノズル102内部に水平状態で注入させることから内部での流速が不均一となり、図6(B)に示すように、竜巻状態107Aが生じ、その中心部分よりスパッタや煙などの飛散物105Aを吸い込むことによるものと推測される。上記特許文献3は、一見アシストガスがノズル102内部(内壁)に均一に注入されて内部の流速が均一であるように見えるが、当該アシストガスが水平状態でノズル102内部に注入されることにより、内部流速が不均一となって上記竜巻状態107Aを生じさせるものと考えられ、飛散物104Aを吸い込むという事態を生じる。
【0007】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、レーザ加工時に発生する被加工体からの飛散物のヘッド内部への流入によるレーザ集光部への付着を防止するレーザ加工ヘッドおよびレーザ加工システムを提供することを目的とする。
【0008】
【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の発明では、生成されるレーザ光を被加工体に照射して所定の加工を施すためのレーザ加工ヘッドであって、筒状部材で形成され、所定のガスが供給されるガス導入口が形成されるヘッド基体と、前記ヘッド基体内に保持され、前記生成されたレーザ光を集光し、前記被加工体の加工部分に収束させて照射させるためのレーザ集光部と、前記レーザ集光部からのレーザ光を前記被加工体に照射させるための内部空間が形成されて前記ヘッド基体に対して前記ガス導入口と連通して接合されるものであり、当該ガス導入口より導入される前記ガスを分散させて前記レーザ集光部に周縁より直接吹き付けるための搬送路を形成させるガス搬送部を備え、当該レーザ集光部に吹き付けられたガスを前記被加工体側に排出させるノズル体と、を有する構成とする。
【0009】
請求項2の発明では、「前記レーザ集光部は、集光レンズ、または、当該集光レンズと前記被加工体側に設けられる保護部材である」構成である。
【0010】
請求項3の発明では、請求項1または2に記載のレーザ加工ヘッドと、前記レーザ加工ヘッドより前記被加工体に照射させるレーザ光を生成するレーザ生成手段と、前記ヘッド基体と前記ノズル体とが接合された前記レーザ加工ヘッドのガス導入口に所定ガスを供給するガス供給手段と、を有する構成とする。
【0011】
このように、レーザ加工システムで使用されるレーザ加工ヘッドにおいて、ガス導入口が形成されたヘッド基体に対して当該ガス導入口と連通して接合されるノズル体が、設けられたガス搬送部に形成された搬送路で当該ガス導入口より導入されるガスを分散させてレーザ集光部に周縁より直接吹き付けさせ、当該レーザ集光部に吹き付けたガスを被加工体側に排出させる。すなわち、導入されたガスを分散させてレーザ集光部に直接吹き付けさせることでノズル体内部における分散ガスの流速の均一化が図られて被加工体側の排出時に飛散物を吸い込むような竜巻状態の発生を防止させることが可能となり、レーザ加工時に発生する被加工体からの飛散物のヘッド内部への流入によるレーザ集光部への付着を防止することが可能となるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図により説明する。本実施形態では、レーザ加工する対象を用紙として説明するが、金属、プラスチック、フィルム等についても適用することができるものである。また、本実施形態では、ヘッド内に導入するガスをエアとして説明するが、酸素ガスや窒素ガス等のような通常レーザ加工で用いられるガスであっても適用することができるものである。
【0013】
図1に、本発明に係るレーザ加工ヘッドの構成図を示す。図1(A)はレーザ加工ヘッドの要部断面図、図1(B)はヘッドを構成するヘッド基体の説明図、図1(C)はヘッドを構成するノズル体の説明図である。図1(A)〜(C)において、レーザ加工ヘッド11は、生成されるレーザ光を被加工体(用紙)に照射して所定の加工を施すためのものであって、ヘッド基体12、ノズル体13および当該ヘッド基体12の内部に保持されるレーザ集光部である集光レンズ14を含んで構成される。当該集光レンズ14は、生成されたレーザ光を集光し、被加工体(用紙)の加工部分に収束させて照射させるためのものである。
【0014】
上記ヘッド基体12は、図1(B)に示すように、筒状部材で形成され、所定位置に集光レンズ14を保持する段差状のホールド部21(固定部材は図示を省略する)が形成されると共に、下方(ノズル体と接合する部分)に所定のガス(ここではエアとする)が供給されるガス導入口22が形成される。
【0015】
上記ノズル体13は、図1(C)に示すように、逆円錐形状のノズル先端部31と、ガス搬送部32とで構成され、当該ガス搬送部32からノズル先端部31にかけて、集光レンズ14からのレーザ光を被加工体(用紙)に照射させるための内部空間を形成するノズル内壁部33を備える。当該ガス搬送部32は、例えば円筒状のもので、レンズ側に所定数の突出部34が所定間隔(好ましくは等間隔)で一体的に形成される。これら突出部34の外周部分が上記ノズル基体12におけるガス導入口22側の内壁に当接される。また、上記ノズル基体12が接合されたときにガス搬送部32との間で形成される空間領域がガス搬送路35となり、ノズル先端部31との接合部分が基体接合面36となる。
【0016】
上記図1(C)に示すノズル体13に対して、ガス搬送部32を内包する状態で図1(B)に示すノズル基体12で嵌合されて接合されることにより、ガス搬送部32において、当該ノズル基体12のガス導入口22と上記ガス搬送路35とが連通され、当該ガス搬送部32の上方でノズル基体12のホールド部21に集光レンズ14が保持される。すなわち、ガス搬送路35は、ガス導入口22より導入されるエアをガス搬送部32の下方の導入領域より突出部34間の空間領域で分散させて上方に位置された集光レンズ14側に導き、当該集光レンズ14に周縁より直接吹き付けさせるものである。そして、集光レンズ14に吹き付けられたエアはノズル内壁部33を通って被加工体側に排出されるものである。
【0017】
そこで、図2に図1のレーザ加工ヘッドが使用されるレーザ加工システムの断面構成図を示すと共に、図3に図2のレーザ加工システムにおける供給エアの説明図を示す。図2において、レーザ加工システム41は、図1に示すレーザ加工ヘッド11、レーザ生成部42およびガス供給手段であるコンプレッサ43を少なくとも備え、被加工体である用紙45に対して所定の加工を行う。このような用紙45に対する加工としては、貫通孔の形成、ハーフカット等があり、例えば貫通加工によるミシン目線の形成、断裁、情報形成等があり、ハーフカットによる目視困難な情報形成等がある。
【0018】
上記レーザ生成部42は、レーザ加工ヘッド11に対して、用紙45に照射させるレーザ光を生成するもので、一般的なレーザとしてCOレーザ、YAGレーザ等がある。このレーザ生成部42で生成されたレーザ光51は、集光レンズ14により集光されて用紙45の加工部分に収束されてノズル先端部31より照射される。上記コンプレッサ43は圧縮したエア52を生成するもので、当該エア52はレーザ加工ヘッド11のガス導入口22に取り付けられた供給ノズル44より当該レーザ加工ヘッド11内に供給する。
【0019】
すなわち、図3(A)に示すように、コンプレッサ43より供給ノズル44を介してガス導入口22より導入されたエア52は、ノズル基体12とガス搬送部32で形成されるガス搬送路35における下方の空間領域で周状に導かれ、ここより突出部34間で形成される空間領域(搬送路)に沿って上方に分散されて導かれる。このエア52は、ノズル基体12内に形成されたホールド部21に保持されている集光レンズ14(図3(A)では図示せず)に対して周縁より直接吹き付けられる。
【0020】
上記集光レンズ14に吹き付けられたエア52は、図3(B)に示すように、当該集光レンズ14の表面上にエアカーテン52Aを形成させ、ノズル内壁部33を通って先端より用紙45の加工部分に吹き付けられる。このとき、ノズル内壁部33では、エア52が集光レンズ14の表面に略均一に均一化された流速で吹き付けられてエアカーテン52Aを形成させ、その後にノズル先端まで吹き下ろされる状態となることから、流速の不均一性が殆どなく、従前のように加工時に発生するスパッタや煙等の飛散物を吸い込むような竜巻状態が発生されないものである。
【0021】
このように、ガス導入口22より導入されたエア52を分散させて集光レンズ14に直接吹き付けてノズル内壁部33における分散エアの流速を均一化させて当該集光レンズ14の表面上にエアカーテン52Aを形成させ、用紙45側に排出させることにより、加工時に発生するスパッタや煙等の飛散物を吸い込むような竜巻状態の発生を防止することができ、従ってレーザ加工時に用紙45から発生する飛散物がヘッド内部に流入されず、集光レンズ14への付着を防止することができるものである。
【0022】
次に、図4に、本発明に係る他のレーザ加工ヘッドが使用されるレーザ加工システムの断面構成図を示す。図4に示すレーザ加工システム41は、集光レンズ14と保護部材としての保護ガラス61とによりレーザ集光部を構成させたものである。すなわち、ノズル基体12の内部に形成されたホールド部21に上記保護ガラス61を保持させ、その上方に形成したホールド部62に集光レンズ14を保持させたものである。したがって、集光レンズ14は、保護ガラス61によりノズル体13とは隔離された状態となって保護されるものである。
【0023】
上記のようなレーザ加工ヘッド11においても、従前のようなシールドガス(アシストガス)の供給形式では、スパッタや煙等の飛散物を吸い込んで保護ガラスを汚染させてレーザ出力の低下を招いていたが、本発明のようにエア52を保護ガラス61に直接吹き付けることによって、上記同様に、当該保護ガラス61の表面上にエアカーテン52Aを形成させ、用紙45側に排出させることにより、加工時に発生するスパッタや煙等の飛散物を吸い込むような竜巻状態の発生を防止することができ、従ってレーザ加工時に用紙45から発生する飛散物がヘッド内部に流入されず、集光レンズ14への付着を防止することができるものである。
【0024】
次に、図5に、本発明に係る他のレーザ加工ヘッドの構成図を示す。図5に示すレーザ加工ヘッド11は、図1に示すノズル体13におけるガス搬送部32に形成された突出部34に代えて、上記ノズル基体12内のホールド部21の内円と略同径の突出部71を一体的に形成し、図面上垂直方向に貫通されたエア孔72を周縁状に所定数(好ましくは等間隔)形成したものである。このエア孔72が集光レンズ14(または保護ガラス61)にエアを直接吹き付けるガス搬送路35となる。
【0025】
すなわち、ガス導入口22より導入されるエアをガス搬送部32の下方の導入領域より各エア孔72(搬送路35)で分散させて上方に位置された集光レンズ14(または保護ガラス61)側に導き、当該集光レンズ14(または保護ガラス61)に周縁より直接吹き付けさせるものである。そして、集光レンズ14(または保護ガラス61)に吹き付けられたエアがノズル内壁部33を通って用紙45側に排出されるものである。
【0026】
レーザ加工ヘッド11におけるノズル体13を上記のように構成することによっても、上記同様にガス導入口22より導入されたエア52を分散させて集光レンズ14(または保護ガラス61)に直接吹き付けてノズル内壁部33における分散エアの流速を均一化させて当該集光レンズ14(または保護ガラス61)の表面上にエアカーテン52Aを形成させことができ、これによって用紙45側に排出させることにより、加工時に発生するスパッタや煙等の飛散物を吸い込むような竜巻状態の発生を防止することができ、従ってレーザ加工時に用紙45から発生する飛散物がヘッド内部に流入されず、集光レンズ14への付着を防止することができるものである。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、レーザ加工システムで使用されるレーザ加工ヘッドにおいて、ガス導入口が形成されたヘッド基体に対して当該ガス導入口と連通して接合されるノズル体が、設けられたガス搬送部に形成された搬送路で当該ガス導入口より導入されるガスを分散させてレーザ集光部に周縁より直接吹き付けさせ、当該レーザ集光部に吹き付けたガスを被加工体側に排出させることにより、ノズル体内部の分散ガスの流速の均一化が図られてレーザ加工時に発生する被加工体からの飛散物のヘッド内部への流入によるレーザ集光部への付着を防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ加工ヘッドの構成図である。
【図2】図1のレーザ加工ヘッドが使用されるレーザ加工システムの断面構成図である。
【図3】図2のレーザ加工システムにおける供給エアの説明図である。
【図4】本発明に係る他のレーザ加工ヘッドが使用されるレーザ加工システムの断面構成図である。
【図5】本発明に係る他のレーザ加工ヘッドの構成図である。
【図6】従来のレーザ加工ヘッドの説明図である。
【符号の説明】
11 レーザ加工ヘッド
12 ヘッド基体
13 ノズル体
14 集光レンズ
22 ガス導入口
31 ノズル先端部
32 ガス搬送部
33 ノズル内壁部
34,71 突出部
35 ガス搬送路
41 レーザ加工システム
42 レーザ照射部
43 コンプレッサ
45 用紙
51 レーザ光
52 エア
61 保護ガラス
72 エア孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing head and a laser processing system when processing is performed by irradiating a workpiece with a laser beam.
[0002]
[Prior art]
In recent years, processing using a laser beam has been performed, and the scope of application has been expanded to include objects such as metal, plastic, and paper. Laser processing is mainly performed by heat, and spatter and smoke are generated during processing. And when this spatter | spatter and smoke penetrate | invade in a laser processing head, it will contaminate a lens and protective glass, and will cause the fall of a laser output. In addition, the thermal processing using laser light causes a burning phenomenon in which the processed portion is expanded. Therefore, a technique for injecting a cooling gas into the laser processing head to reduce the burning and preventing the inflow of spatter and smoke by letting the gas flow out from the head tip is disclosed in the following patent documents and the like. .
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-198485 [Patent Document 2]
JP-A-9-1374 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-226770
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional laser processing head. The laser processing head 101 shown in FIG. 6 (A) is a conceptual diagram of the basic invention of Patent Document 2 described above, and is the base of Patent Documents 1 and 3. That is, the gas supply unit 103 is provided on the side of the cylindrical nozzle 102 (on the workpiece side from the lens described later), and the lens 104 is held above the gas supply unit 103 inside. During laser processing, the laser beam 106 is condensed on the workpiece 105 by the lens 104, and a shield gas 107 is injected into the nozzle 102 from the gas supply unit 103. At this time, the injected shield gas 107 is sprayed from the tip of the head to the processed portion of the workpiece 105 so that the shield gas 107 enters a shielded state inside the nozzle 102 to prevent the inflow of spatter and smoke. It is what.
[0005]
In Patent Documents 1 and 3, the nozzle 102 is composed of an inner cylinder (inner wall) and an outer cylinder (outer wall) and the shielding gas (assist gas) is injected into the inner cylinder (inner wall). In addition to blowing out from the tip and injecting cooling gas into the outer cylinder (outer wall) to blow out from the tip, the shield gas (assist gas) 107 is used to prevent inflow of spatter and smoke, and cooling gas This is intended to reduce burning.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the shielding gas (assist gas) 107 injected into the nozzle 102 is discharged, a situation in which spatter or smoke actually flows from the tip of the nozzle 102 occurs. This is because the shield gas (assist gas) 107 is injected into the nozzle 102 in a horizontal state, so that the flow velocity inside becomes non-uniform, and as shown in FIG. This is presumably due to inhalation of scattered matter 105A such as spatter and smoke. In Patent Document 3, it appears that the assist gas is uniformly injected into the inside (inner wall) of the nozzle 102 and the internal flow velocity seems to be uniform. However, the assist gas is injected into the nozzle 102 in a horizontal state. It is considered that the internal flow rate becomes non-uniform and the tornado state 107A is generated, and the scattered matter 104A is sucked.
[0007]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and a laser processing head and a laser processing system that prevent adhesion of scattered objects from a workpiece generated during laser processing to the laser condensing portion due to inflow into the head. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention of claim 1, a laser processing head for applying a predetermined processing by irradiating a workpiece with a generated laser beam, formed of a cylindrical member, A head base having a gas inlet to which a gas is supplied; and a head base that is held in the head base, collects the generated laser light, and converges and irradiates the processed portion of the workpiece. A laser condensing part and an internal space for irradiating the workpiece with laser light from the laser condensing part are formed and joined to the head substrate in communication with the gas inlet. A gas transport unit that disperses the gas introduced from the gas introduction port and forms a transport path for spraying directly from the periphery to the laser condensing unit, and the gas sprayed to the laser condensing unit The workpiece side A structure including a nozzle body for discharging the.
[0009]
The invention of claim 2 is configured such that “the laser condensing portion is a condensing lens or a protective member provided on the condensing lens and the workpiece side”.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the laser processing head according to the first or second aspect, laser generating means for generating laser light to be irradiated to the workpiece from the laser processing head, the head substrate, and the nozzle body Gas supply means for supplying a predetermined gas to the gas inlet of the laser processing head to which is bonded.
[0011]
As described above, in the laser processing head used in the laser processing system, the nozzle body that is joined to the head base having the gas introduction port in communication with the gas introduction port is provided in the provided gas transport unit. The gas introduced from the gas introduction port is dispersed in the formed conveyance path and blown directly to the laser condensing part from the periphery, and the gas blown to the laser condensing part is discharged to the workpiece side. That is, the introduced gas is dispersed and sprayed directly onto the laser condensing unit, so that the flow velocity of the dispersed gas inside the nozzle body is made uniform, and a tornado state in which scattered matter is sucked in when discharged on the workpiece side. It is possible to prevent the occurrence, and it is possible to prevent the scattered matter from the workpiece generated during the laser processing from adhering to the laser condensing part due to the inflow into the head.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the object to be laser processed is described as paper, but the present invention can also be applied to metals, plastics, films, and the like. In the present embodiment, the gas introduced into the head is described as air. However, even gas that is normally used in laser processing, such as oxygen gas or nitrogen gas, can be applied.
[0013]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a laser processing head according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of a main part of a laser processing head, FIG. 1B is an explanatory view of a head base constituting the head, and FIG. 1C is an explanatory view of a nozzle body constituting the head. 1A to 1C, a laser processing head 11 is for irradiating an object to be processed (paper) with a generated laser beam to perform a predetermined processing. It is configured to include a condenser lens 14 which is a laser condensing unit held inside the body 13 and the head base 12. The condensing lens 14 condenses the generated laser light and converges it on the processed portion of the workpiece (paper) to irradiate it.
[0014]
As shown in FIG. 1B, the head base 12 is formed of a cylindrical member, and a step-shaped holding portion 21 (fixing member is not shown) that holds the condenser lens 14 at a predetermined position. At the same time, a gas introduction port 22 to which a predetermined gas (here, referred to as air) is supplied is formed below (portion joined to the nozzle body).
[0015]
As shown in FIG. 1C, the nozzle body 13 includes an inverted conical nozzle tip portion 31 and a gas transport portion 32, and a condenser lens extending from the gas transport portion 32 to the nozzle tip portion 31. The nozzle inner wall part 33 which forms the internal space for irradiating the to-be-processed object (paper) to the laser beam from 14 is provided. The gas transport unit 32 is, for example, cylindrical, and a predetermined number of protrusions 34 are integrally formed on the lens side at a predetermined interval (preferably at equal intervals). The outer peripheral portions of the protrusions 34 are in contact with the inner wall of the nozzle base 12 on the gas inlet 22 side. Further, a space region formed between the nozzle base 12 and the gas transport part 32 when the nozzle base 12 is joined serves as a gas transport path 35, and a joint part with the nozzle tip 31 serves as a base joint surface 36.
[0016]
The nozzle body 13 shown in FIG. 1 (C) is fitted and joined by the nozzle base 12 shown in FIG. The gas inlet 22 of the nozzle base 12 and the gas transport path 35 are communicated with each other, and the condenser lens 14 is held on the hold part 21 of the nozzle base 12 above the gas transport part 32. That is, the gas conveyance path 35 is arranged such that the air introduced from the gas introduction port 22 is dispersed in the space region between the projecting portions 34 from the introduction region below the gas conveyance portion 32 to the condenser lens 14 side positioned above. It is guided and sprayed directly to the condenser lens 14 from the periphery. The air blown to the condenser lens 14 is discharged to the workpiece side through the nozzle inner wall portion 33.
[0017]
FIG. 2 shows a cross-sectional configuration diagram of a laser processing system in which the laser processing head of FIG. 1 is used, and FIG. 3 shows an explanatory diagram of supply air in the laser processing system of FIG. In FIG. 2, a laser processing system 41 includes at least the laser processing head 11 shown in FIG. 1, a laser generator 42, and a compressor 43 that is a gas supply means, and performs predetermined processing on a sheet 45 that is a workpiece. . Such processing on the paper 45 includes formation of a through hole, half cut, and the like, for example, formation of perforation lines by cutting, cutting, information formation, etc., and formation of information that is difficult to see by half cut.
[0018]
The laser generation unit 42 generates laser light to irradiate the paper 45 with respect to the laser processing head 11, and examples of common lasers include a CO 2 laser and a YAG laser. The laser beam 51 generated by the laser generator 42 is condensed by the condenser lens 14, converged on the processed portion of the paper 45, and irradiated from the nozzle tip 31. The compressor 43 generates compressed air 52, and the air 52 is supplied into the laser processing head 11 from a supply nozzle 44 attached to the gas inlet 22 of the laser processing head 11.
[0019]
That is, as shown in FIG. 3A, the air 52 introduced from the gas introduction port 22 from the compressor 43 through the supply nozzle 44 is in the gas conveyance path 35 formed by the nozzle base 12 and the gas conveyance unit 32. It is guided circumferentially in the lower space region, and is distributed and guided upward along the space region (conveyance path) formed between the protrusions 34 from here. The air 52 is directly blown from the peripheral edge to the condenser lens 14 (not shown in FIG. 3A) held in the holding portion 21 formed in the nozzle base 12.
[0020]
The air 52 blown to the condenser lens 14 forms an air curtain 52A on the surface of the condenser lens 14 as shown in FIG. It is sprayed on the processed part. At this time, in the nozzle inner wall portion 33, the air 52 is blown onto the surface of the condenser lens 14 at a substantially uniform flow rate to form the air curtain 52 </ b> A, and then is blown down to the tip of the nozzle. Therefore, there is almost no non-uniformity in the flow velocity, and the tornado state that sucks in the scattered matter such as spatter and smoke generated during processing as before is not generated.
[0021]
In this way, the air 52 introduced from the gas inlet 22 is dispersed and sprayed directly onto the condenser lens 14 to equalize the flow velocity of the dispersed air in the nozzle inner wall portion 33, and the air on the surface of the condenser lens 14. By forming the curtain 52A and discharging it to the paper 45 side, it is possible to prevent the occurrence of a tornado state in which scattered matter such as spatter and smoke generated at the time of processing is sucked. The scattered matter does not flow into the head and can be prevented from adhering to the condenser lens 14.
[0022]
Next, FIG. 4 shows a cross-sectional configuration diagram of a laser processing system in which another laser processing head according to the present invention is used. A laser processing system 41 shown in FIG. 4 is configured by a condensing lens 14 and a protective glass 61 as a protective member to constitute a laser condensing unit. That is, the protective glass 61 is held by the hold portion 21 formed inside the nozzle base 12, and the condenser lens 14 is held by the hold portion 62 formed thereabove. Therefore, the condensing lens 14 is protected from the nozzle body 13 by the protective glass 61.
[0023]
Also in the laser processing head 11 as described above, in the conventional shield gas (assist gas) supply format, the scattered glass such as spatter and smoke is sucked to contaminate the protective glass, leading to a decrease in laser output. However, when the air 52 is directly blown onto the protective glass 61 as in the present invention, the air curtain 52A is formed on the surface of the protective glass 61 and discharged to the side of the paper 45 as described above. The generation of a tornado state that inhales scattered matter such as spatter and smoke is prevented, so that the scattered matter generated from the paper 45 during laser processing does not flow into the head and adheres to the condenser lens 14. It can be prevented.
[0024]
Next, FIG. 5 shows a configuration diagram of another laser processing head according to the present invention. The laser processing head 11 shown in FIG. 5 has substantially the same diameter as the inner circle of the holding part 21 in the nozzle base 12 in place of the protruding part 34 formed in the gas conveying part 32 in the nozzle body 13 shown in FIG. The protrusions 71 are integrally formed, and a predetermined number (preferably equally spaced) air holes 72 penetrating in the vertical direction in the drawing are formed. The air holes 72 serve as a gas transport path 35 that blows air directly onto the condenser lens 14 (or the protective glass 61).
[0025]
That is, the condensing lens 14 (or the protective glass 61) positioned above by dispersing the air introduced from the gas introduction port 22 through the air holes 72 (conveyance path 35) from the introduction region below the gas conveyance unit 32. It is guided to the side and sprayed directly to the condenser lens 14 (or protective glass 61) from the periphery. Then, the air blown onto the condenser lens 14 (or the protective glass 61) passes through the nozzle inner wall portion 33 and is discharged to the paper 45 side.
[0026]
Also by configuring the nozzle body 13 in the laser processing head 11 as described above, the air 52 introduced from the gas inlet 22 is dispersed and sprayed directly onto the condenser lens 14 (or the protective glass 61) in the same manner as described above. The air curtain 52A can be formed on the surface of the condensing lens 14 (or the protective glass 61) by equalizing the flow velocity of the dispersed air in the nozzle inner wall portion 33. It is possible to prevent the generation of a tornado state in which scattered matter such as spatter and smoke generated during processing is sucked in. Therefore, the scattered matter generated from the paper 45 during laser processing is not flown into the head and is directed to the condenser lens 14. Can be prevented.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the laser processing head used in the laser processing system, the gas transport portion provided with the nozzle body that is joined to the head base in which the gas introduction port is formed in communication with the gas introduction port. By dispersing the gas introduced from the gas introduction port in the conveyance path formed in the above and causing the laser condensing part to be directly blown from the peripheral edge, and discharging the gas blown to the laser condensing part to the workpiece side, The flow velocity of the dispersed gas inside the nozzle body is made uniform, and it is possible to prevent the scattered matter from the workpiece generated during laser processing from adhering to the laser condensing part due to the inflow into the head. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser processing head according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of a laser processing system in which the laser processing head of FIG. 1 is used.
FIG. 3 is an explanatory diagram of supply air in the laser processing system of FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a laser processing system in which another laser processing head according to the present invention is used.
FIG. 5 is a configuration diagram of another laser processing head according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional laser processing head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Laser processing head 12 Head base body 13 Nozzle body 14 Condensing lens 22 Gas inlet 31 Nozzle tip part 32 Gas conveyance part 33 Nozzle inner wall part 34,71 Projection part 35 Gas conveyance path 41 Laser processing system 42 Laser irradiation part 43 Compressor 45 Paper 51 Laser light 52 Air 61 Protective glass 72 Air hole

Claims (3)

生成されるレーザ光を被加工体に照射して所定の加工を施すためのレーザ加工ヘッドであって、
筒状部材で形成され、所定のガスが供給されるガス導入口が形成されるヘッド基体と、
前記ヘッド基体内に保持され、前記生成されたレーザ光を集光し、前記被加工体の加工部分に収束させて照射させるためのレーザ集光部と、
前記レーザ集光部からのレーザ光を前記被加工体に照射させるための内部空間が形成されて前記ヘッド基体に対して前記ガス導入口と連通して接合されるものであり、当該ガス導入口より導入される前記ガスを分散させて前記レーザ集光部に周縁より直接吹き付けるための搬送路を形成させるガス搬送部を備え、当該レーザ集光部に吹き付けられたガスを前記被加工体側に排出させるノズル体と、
を有することを特徴とするレーザ加工ヘッド。
A laser processing head for performing predetermined processing by irradiating a workpiece with a generated laser beam,
A head base formed of a cylindrical member and having a gas inlet to which a predetermined gas is supplied;
A laser condensing unit that is held in the head substrate and condenses the generated laser light to converge and irradiate the processed part of the workpiece;
An internal space for irradiating the workpiece with laser light from the laser condensing unit is formed and joined to the head base in communication with the gas inlet, and the gas inlet A gas transport unit that disperses the introduced gas and forms a transport path for spraying directly from the periphery to the laser condensing unit, and discharges the gas sprayed to the laser condensing unit to the workpiece side A nozzle body,
A laser processing head characterized by comprising:
請求項1記載のレーザ加工ヘッドであって、前記レーザ集光部は、集光レンズ、または、当該集光レンズと前記被加工体側に設けられる保護部材であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。The laser processing head according to claim 1, wherein the laser condensing unit is a condensing lens or a protective member provided on the condensing lens and the workpiece side. 請求項1または2に記載のレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドより前記被加工体に照射させるレーザ光を生成するレーザ生成手段と、
前記ヘッド基体と前記ノズル体とが接合された前記レーザ加工ヘッドのガス導入口に所定ガスを供給するガス供給手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工システム。
The laser processing head according to claim 1 or 2,
Laser generating means for generating laser light to be irradiated to the workpiece from the laser processing head;
A gas supply means for supplying a predetermined gas to a gas introduction port of the laser processing head in which the head base and the nozzle body are joined;
A laser processing system comprising:
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007021574A (en) * 2005-07-21 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd Laser beam machining head
JP2007030008A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Shikoku Electric Power Co Inc Device and method for aerial peening
JPWO2010113244A1 (en) * 2009-03-31 2012-10-04 トヨタ自動車株式会社 Laser processing equipment
JP2016520994A (en) * 2013-03-15 2016-07-14 シンラッド,インコーポレイテッド Protection of laser optics
JP2017518029A (en) * 2014-04-03 2017-07-06 タンパピエル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングTannpapier GmbH Diffusion optimized chipping paper
JP2017170477A (en) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱電機株式会社 Processing head of laser processing device
CN108687440A (en) * 2018-07-20 2018-10-23 苏州迅镭激光科技有限公司 A kind of gentle uniform laser cutting head gas path device of blowing
CN109112290A (en) * 2018-11-02 2019-01-01 西安天瑞达光电技术股份有限公司 Applied to laser impact intensified environmental control system
US10189116B2 (en) 2014-03-13 2019-01-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Laser machining head
DE102018102337A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head with the same
DE102018102348A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head with the same
JP2019141860A (en) * 2018-02-16 2019-08-29 ファナック株式会社 Laser processing head having function for rectifying assist gas
WO2020064050A1 (en) * 2018-09-26 2020-04-02 Scansonic Mi Gmbh Device for guiding the flow of a process medium for a laser machining device
WO2020165354A1 (en) * 2019-02-13 2020-08-20 Bystronic Laser Ag Gas guide, laser cutting head and laser cutting machine
CN111906439A (en) * 2020-06-19 2020-11-10 宁波大艾激光科技有限公司 Laser shock peening light path protection device

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4555743B2 (en) * 2005-07-21 2010-10-06 本田技研工業株式会社 Laser processing head
JP2007021574A (en) * 2005-07-21 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd Laser beam machining head
JP2007030008A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Shikoku Electric Power Co Inc Device and method for aerial peening
JPWO2010113244A1 (en) * 2009-03-31 2012-10-04 トヨタ自動車株式会社 Laser processing equipment
JP5418588B2 (en) * 2009-03-31 2014-02-19 トヨタ自動車株式会社 Laser processing equipment
JP2016520994A (en) * 2013-03-15 2016-07-14 シンラッド,インコーポレイテッド Protection of laser optics
US10189116B2 (en) 2014-03-13 2019-01-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Laser machining head
JP2017518029A (en) * 2014-04-03 2017-07-06 タンパピエル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングTannpapier GmbH Diffusion optimized chipping paper
US11653694B2 (en) 2014-04-03 2023-05-23 Tannpapier Gmbh Method for manufacturing mouthpiece lining paper
JP2017170477A (en) * 2016-03-23 2017-09-28 三菱電機株式会社 Processing head of laser processing device
DE102018102348A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head with the same
US11465237B2 (en) 2018-02-02 2022-10-11 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head comprising same
EP3746259B1 (en) * 2018-02-02 2023-06-21 Precitec GmbH & Co. KG Gas supply device and laser processing head comprising same
DE102018102337B4 (en) 2018-02-02 2022-02-17 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head with the same
DE102018102337A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 Precitec Gmbh & Co. Kg Gas supply device and laser processing head with the same
JP2019141860A (en) * 2018-02-16 2019-08-29 ファナック株式会社 Laser processing head having function for rectifying assist gas
US10814424B2 (en) 2018-02-16 2020-10-27 Fanuc Corporation Laser machining head having function of rectifying assist gas
CN108687440B (en) * 2018-07-20 2023-06-20 苏州迅镭激光科技有限公司 Laser cutting head gas circuit device with gentle and uniform blowing
CN108687440A (en) * 2018-07-20 2018-10-23 苏州迅镭激光科技有限公司 A kind of gentle uniform laser cutting head gas path device of blowing
WO2020064050A1 (en) * 2018-09-26 2020-04-02 Scansonic Mi Gmbh Device for guiding the flow of a process medium for a laser machining device
CN109112290A (en) * 2018-11-02 2019-01-01 西安天瑞达光电技术股份有限公司 Applied to laser impact intensified environmental control system
US11465238B2 (en) 2019-02-13 2022-10-11 Bystronic Laser Ag Gas guide, laser cutting head and laser cutting machine
CN113439004A (en) * 2019-02-13 2021-09-24 百超激光有限公司 Gas guiding device, laser cutting head and laser cutting machine
WO2020165354A1 (en) * 2019-02-13 2020-08-20 Bystronic Laser Ag Gas guide, laser cutting head and laser cutting machine
CN111906439A (en) * 2020-06-19 2020-11-10 宁波大艾激光科技有限公司 Laser shock peening light path protection device

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