JP2008043984A - Machining head of laser beam machine - Google Patents

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Shinichi Miura
三浦伸一
Tadahira Okamoto
岡本匡平
Takashi Yamazaki
山崎貴志
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining nozzle capable of easily supplying a coolant to the outside of a capacitance-type nozzle for normal machining when machining a thick plate material. <P>SOLUTION: A cooling nozzle for spraying a coolant is provided in a ring shape so as to surround the machining nozzle equipped with a capacitance-type gap sensor provided at the tip of the machining head of a laser beam machine. Furthermore, in order to eliminate the influence of the coolant on the capacitance-type sensor, the cooling nozzle has a slit-like groove for spraying compressed air as an air curtain at the periphery of the machining nozzle. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電容量式ギャップセンサ付き加工ノズルを備えたレーザ加工機の加工ヘッドであって、さらには厚板を切断する際に、前記加工ノズルの外側にワークを冷却するための冷却液として水を霧状態にして噴霧するノズルを備えた加工ヘッドに関するものである。   The present invention is a processing head of a laser processing machine provided with a processing nozzle with an electrostatic capacity type gap sensor, and further, a cooling liquid for cooling a workpiece outside the processing nozzle when cutting a thick plate As for a processing head provided with a nozzle that sprays water in a mist state.

レーザ加工機における加工ヘッドのノズルはワークとの僅かな隙間であるギャップを一定に保ちながら切断加工を行なう。そのため加工ヘッドにセンサ機能をもたせて加工ノズルを電極と兼ねて静電容量式センサとして用いている。
しかしながら、ワークの板厚が厚くなってくると、加工中にスパッタが跳ね上がったり、切断面が荒れてきてノズルとワーク間の静電容量が不安定となりワーク切断に支障をきたしてくる。 The nozzle of the processing head in the laser processing machine performs cutting while maintaining a constant gap, which is a slight clearance with the workpiece. Therefore, the processing head is provided with a sensor function, and the processing nozzle is also used as an electrode to be used as a capacitive sensor.
However, when the thickness of the workpiece becomes thicker, spatter jumps up during machining, or the cut surface becomes rough, and the electrostatic capacity between the nozzle and the workpiece becomes unstable, which hinders workpiece cutting.

切断が困難になってくると作業者は切断状況を監視して切断速度を遅くするか、切断部を霧吹きや水で冷却したりしていた。しかしながら、速度を遅くすると作業効率は低下するし、特許文献１のように冷却水で冷却する場合は加工ヘッドに冷却水がかかり、静電容量センサに影響してギャップの測定が不安定となり安定した切断加工ができなくなる。
When cutting became difficult, the operator monitored the cutting situation and slowed the cutting speed, or cooled the cutting part with a sprayer or water. However, if the speed is slowed down, the work efficiency decreases, and when cooling with cooling water as in Patent Document 1, cooling water is applied to the machining head, affecting the capacitance sensor and making the gap measurement unstable and stable. Can not be cut.

特開平１０−３２８８７９JP-A-10-328879

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。
その目的とするところは、厚板であってもワークを冷却しながらも安定してノズルのギャップセンサ機能を働かせて切断加工をすることができ、しかも通常の冷却機能のない加工ヘッドから、冷却機能付きノズルへの段取りを容易に切り換えるようにした加工ヘッドを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art.
The purpose of this is to cut the workpiece with the gap sensor function of the nozzle stably while cooling the workpiece, even with a thick plate. It is an object of the present invention to provide a machining head that can easily switch the setup to a nozzle with a function.

請求項１に記載の発明は、レーザ加工機の加工ヘッド先端部に設けられた静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを被せるようにして、加工熱を取る為の冷却液を噴霧する噴出孔を有した冷却筒を設けた。その冷却筒には静電容量式センサへの影響をなくするため、加工ノズルに冷却液が触れないようにするための加工ノズル周囲にエアーカーテンとして圧縮エアーを噴射するためのスリット状の溝を設けてそこからエアーを噴射する機構としたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。
According to the first aspect of the present invention, the spray for spraying the cooling liquid for removing the processing heat is provided so as to cover the processing nozzle provided with the capacitive gap sensor provided at the tip of the processing head of the laser processing machine. A cooling cylinder with holes was provided. In order to eliminate the influence on the capacitance type sensor, the cooling cylinder has slit-like grooves for injecting compressed air as an air curtain around the processing nozzle to prevent the coolant from touching the processing nozzle. A laser processing head characterized by being provided with a mechanism for jetting air therefrom.

請求項２記載の発明は請求項１記載のレーザ加工ヘッドに設けられた冷却筒は、静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを前記冷却筒の先端より下方に出し、外から見える状態にして加工ノズルを取付け、前記冷却筒はその加工ノズルを取付けた絶縁部の外側に容易に取付けるようにしたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。
According to a second aspect of the present invention, the cooling cylinder provided in the laser processing head according to the first aspect is configured such that a machining nozzle provided with a capacitance type gap sensor is provided below the tip of the cooling cylinder so as to be visible from the outside. A laser processing head, wherein a machining nozzle is attached, and the cooling cylinder is easily attached to the outside of an insulating portion to which the machining nozzle is attached.

請求項１に記載の発明によれば、静電容量式センサを備えた加工ノズルの周囲にワークを冷却するための冷却液としての水をエアーと一緒に噴霧するとともに、その冷却霧が静電容量式センサに誤動作を与えないように、加工ノズルの外周にエアーカーテンとして圧縮エアーの噴出し溝を設けたことで冷却液が加工ノズルに振れることはなく、静電容量式センサは正常に働き、厚板であっても安定して切断加工を行なうことができる。
請求項２に記載の発明によれば、冷却筒を通常の加工で使用する冷却機能のない加工ヘッドに容易に取付けることができるようにしたから、厚板加工の際には容易に段取り変えをすることができる。
しかも冷却筒を取付けた場合であっても、加工ノズルが外部から見えることから、作業者は加工点を容易に確認することができる。 According to the first aspect of the present invention, water as a coolant for cooling the workpiece is sprayed together with the air around the machining nozzle provided with the capacitive sensor, and the cooling mist is electrostatically charged. In order to prevent malfunction of the capacitive sensor, a cooling air spray groove is provided on the outer periphery of the machining nozzle as an air curtain so that the coolant does not shake to the machining nozzle, and the capacitive sensor works normally. Even thick plates can be cut stably.
According to the second aspect of the present invention, the cooling cylinder can be easily attached to a processing head without a cooling function that is used in normal processing. can do.
Moreover, even when the cooling cylinder is attached, the processing nozzle can be seen from the outside, so that the operator can easily confirm the processing point.

以下、本発明の冷却筒を有した加工ヘッドについて図面に基づいて説明する。
図１はレーザ加工ヘッド１の縦断面図を示している。
レーザ加工ヘッド１には円筒形状のレンズホルダ２の中央部にレンズ３が設けられていて、図示しないレーザ発振器からのレーザビームをワークＷに集光するようになっている。
レンズホルダ２の下部にはテーパ形状のノズルホルダ４がナット５により装着されている。
ノズルホルダ４には絶縁ノズル６を取付けるためのノズル保持部材９がボルト１１によって取付けられている。 Hereinafter, the processing head having the cooling cylinder of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of the laser processing head 1.
The laser processing head 1 is provided with a lens 3 at the center of a cylindrical lens holder 2 so that a laser beam from a laser oscillator (not shown) is focused on the workpiece W.
A tapered nozzle holder 4 is attached to the lower part of the lens holder 2 with a nut 5.
A nozzle holding member 9 for attaching the insulating nozzle 6 is attached to the nozzle holder 4 with bolts 11.

ノズル保持部材９には絶縁ノズル６がレーザビームの軸心と一致するように調整する調整ボルト１０によって取付けられている。
加工用のアシストガスはレンズホルダ２の下方に設けられたアシストガス供給口１３から例えば酸素ガスがレンズホルダに供給される。そのアシストガスは加工ノズル７のセンタ孔から噴出される。 The insulating nozzle 6 is attached to the nozzle holding member 9 with an adjusting bolt 10 that adjusts so as to coincide with the axis of the laser beam.
For example, oxygen gas is supplied from the assist gas supply port 13 provided below the lens holder 2 to the lens holder. The assist gas is ejected from the center hole of the processing nozzle 7.

絶縁ノズル６の先端には加工ノズル７がねじ込みにより取付けられている。
通常の加工の場合はこれらの組付け状態で行なうが、厚板材の加工の場合は、本発明に記載のように絶縁ノズル６とを保護して被せるようにして、その周囲に冷却筒８をリング部材９を介してノズルホルダ４にボルト１１で取付ける。加工ノズル７は冷却筒８の下方になるように取付ける。冷却筒８と絶縁ノズル６との間には隙間１２が設けてあり、加工ノズル７のセンタ孔がレーザビームの軸心に合うように調整ボルト１０で調節するための調節隙間を設けている。
冷却筒８には冷却液の取り入れ口１４と圧縮エアーの取り入れ口１６が設けられている。
冷却液取り入れ口１４へ供給される冷却液としての霧は、外部に設けられた圧縮エアーに水を添加したものであり、冷却筒８の端部の内面にはリング状の空洞が形成され、その端部には図２に示されたように８ヶ所の冷却液の噴霧孔１５が設けられ、この噴霧孔１５から冷却液として勢い良く霧吹き状態となって噴出される。 A processing nozzle 7 is attached to the tip of the insulating nozzle 6 by screwing.
In the case of normal processing, these assembly states are performed. However, in the case of processing thick plates, the insulating nozzle 6 is covered with protection as described in the present invention, and a cooling cylinder 8 is provided around the cover. The bolt 11 is attached to the nozzle holder 4 through the ring member 9. The processing nozzle 7 is attached so as to be below the cooling cylinder 8. A gap 12 is provided between the cooling cylinder 8 and the insulating nozzle 6, and an adjustment gap for adjusting with the adjusting bolt 10 is provided so that the center hole of the machining nozzle 7 is aligned with the axis of the laser beam.
The cooling cylinder 8 is provided with a cooling liquid inlet 14 and a compressed air inlet 16.
The mist as the cooling liquid supplied to the cooling liquid intake 14 is obtained by adding water to compressed air provided outside, and a ring-shaped cavity is formed on the inner surface of the end of the cooling cylinder 8, As shown in FIG. 2, eight coolant spray holes 15 are provided at the end, and the spray holes 15 are vigorously sprayed as a coolant in a sprayed state.

一方、冷却筒８の冷却液取り入れ口１４の上部には圧縮エアーの取り入れ口１６が設けられ、冷却筒８の全周にはリング状の溝１７が設けられている。圧縮エアーが供給されるとそのリングに連通になった溝１７から勢い良くエアーカーテンとしてのエアーが噴出されるようになっている。
このエアーカーテンにより冷却液が加工ノズル７に接触することがなく、ギャップセンサへの影響がなく安定して加工することができる。
On the other hand, a compressed air intake 16 is provided above the coolant intake 14 of the cooling cylinder 8, and a ring-shaped groove 17 is provided on the entire circumference of the cooling cylinder 8. When compressed air is supplied, air as an air curtain is ejected vigorously from a groove 17 communicating with the ring.
With this air curtain, the coolant does not come into contact with the processing nozzle 7 and can be stably processed without affecting the gap sensor.

レーザ加工機の加工ヘッド縦断面図Laser head machining head vertical section 加工ヘッドの底面図Bottom view of machining head

符号の説明Explanation of symbols

１ 加工ヘッド
２ レンズホルダ
４ ノズルホルダ
６ 絶縁ノズル
７ 加工ノズル
１４ 冷却液取入口
１６ 圧縮エアー取入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing head 2 Lens holder 4 Nozzle holder 6 Insulating nozzle 7 Processing nozzle 14 Coolant inlet 16 Compressed air inlet

Claims (2)

静電容量式ギャップセンサを備えた加工ノズルを有するレーザ加工機の加工ヘッドであって、その加工ノズルの外側に複数の冷却液を噴霧するための噴出孔を有した冷却筒を備え、その複数の噴出孔からワークを冷却する冷却液を噴霧して、その冷却液が前記加工ノズルに触れないようにするためのエアーカーテンとしての圧縮エアーを前記冷却筒の前記噴出孔より内側寄りにスリット状に設けられた溝から噴出することを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。   A machining head of a laser beam machine having a machining nozzle provided with a capacitance type gap sensor, comprising a cooling cylinder having an ejection hole for spraying a plurality of cooling liquids outside the machining nozzle, Compressed air as an air curtain for spraying a cooling liquid for cooling the workpiece from the nozzle holes and preventing the cooling liquid from touching the processing nozzle is formed in a slit shape toward the inside of the nozzle holes of the cooling cylinder. A processing head of a laser processing machine, wherein the processing head is ejected from a groove provided in the machine. 請求項１記載の加工ヘッドにおいて静電容量式ギャップセンサを備えた前記加工ノズルを前記冷却筒の先端より下方に出し、前記加工ノズルの先端を外から見える状態にして取付け、前記冷却筒はその加工ノズルを絶縁するための絶縁部を被せるようにして取付けることを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。
2. The machining head according to claim 1, wherein the machining nozzle provided with a capacitive gap sensor is mounted below the tip of the cooling cylinder so that the tip of the machining nozzle can be seen from the outside. A processing head of a laser beam machine, wherein the processing nozzle is mounted so as to cover an insulating portion for insulating the processing nozzle.
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