JP2016052679A - レーザ加工ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工位置から飛散するスパッタ、ヒュームから保護ガラスを保護することのできるレーザ加工ヘッドを提供する。
【解決手段】レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、前記保護ガラス５と前記ノズル９との間において、前記保護ガラス５の表面と平行な方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段１７を備え、レーザ光ＬＢを照射してのワークＷのレーザ加工位置から前記クロスジェット形成手段１７の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアを噴出するエア噴出手段４１を前記ノズル９に備え、前記エア噴出手段４１は前記ノズル９の先端部に備えられており、かつ前記ノズル９の開口部の一端側から他側へエアを偏平状に噴出する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工ヘッドに係り、さらに詳細には、レーザ溶接時に生じたスパッタやヒュームが、集光レンズを保護する保護ガラスに付着することを抑制することのできるレーザ加工ヘッドに関する。

レーザ加工の１例としてのレーザ溶接を行うとき、発生したスパッタやヒュームが、レーザ加工ヘッドに備えた集光レンズなどの光学系に付着することがある。したがって、前記光学系に対するスパッタやヒュームの付着を防止するために、レーザ加工ヘッドに備えた保護ガラスの表面に平行に高速のエアを噴出することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−２６７８７４号公報

前記特許文献１に記載の構成は、ワークに対してレーザ光を照射してレーザ溶接を行うレーザ溶接加工位置は、シールドガス噴出口を備えたシールドガス供給ノズルによって囲繞されているので、レーザ溶接加工位置へ外部からフイラーワイヤを供給することは難しいものである。また、特許文献１に記載の構成においては、レーザ加工ヘッドに備えたエアーナイフノズルから、保護ガラスと平行に高速のエアーナイフを噴出する構成である。上述のように、高速のエアーナイフを噴出すると、エアーナイフノズルに近接して備えた開口部から大量の外気がレーザ加工ヘッド内に吸引される構成である。

したがって、レーザ溶接加工位置において発生し外部へ漏出したヒュームが前記開口部から吸引されることがある。まして、フイラーワイヤを供給する構成においては、前述のシールドガス供給ノズルによってレーザ溶接加工位置を囲繞することは難しく、前記開口部からヒュームが吸引され易いものである。このように、前記開口部からヒュームがレーザ加工ヘッド内へ吸い込まれると、ヒュームが保護ガラスに付着することがある。よって、保護ガラスの長寿命化を図る上においては問題がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記保護ガラスの表面と平行な方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、レーザ光を照射してのワークのレーザ加工位置から前記クロスジェット方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアを噴出するエア噴出手段を前記ノズルに備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記エア噴出手段は、レーザ加工位置から前記クロスジェットへのヒュームの流れを遮断すると共に、前記クロスジェット形成手段の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断する機能を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記保護ガラスと前記クロスジェット形成手段との間に、レーザ加工位置から前記保護ガラスの方向へ飛散するスパッタを絞る作用をなすアパーチャを備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記エア噴出手段は前記ノズルの先端部に備えられており、かつ前記ノズルの開口部の一端側から当該開口部を横切るエアを偏平状に噴出する構成であることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記クロスジェット形成手段の前記吸引口は、前記レーザ加工位置から離反する方向に指向して開口してあり、かつ前記クロスジェット形成手段における下流側には、クロスジェットの流れを、前記レーザ加工位置から離反する方向に案内する案内部材を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記エア噴出手段から偏平状なエアを噴出するために当該エア噴出手段に備えたスリットは、平面視したときに、エアの流れ方向とほぼ平行な対向した側面を、当該スリットのエア流出口に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記スリットの幅寸法は、前記ノズルの開口部の直径より小さいことを特徴とするものである。

また、レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、ワークにレーザ光を照射してレーザ溶接を行うに際し、レーザ溶接進行方向の前側にワイヤ供給ノズルを備え、前記レーザ光の光軸を間にして前記ワイヤ供給ノズルの反対側にシールドガス供給ノズルを備え、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記保護ガラスの表面と平行な方向であってレーザ溶接の進行方向の後方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、前記レーザ溶接位置から前記クロスジェット形成手段の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアーを、レーザ溶接の進行方向へ噴出するエア噴出手段を前記ノズルに備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、保護ガラスと平行なクロスジェットの流れを形成するクロスジェット形成手段の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断するエアを噴出するエア噴出手段を備えているので、クロスジェットの流れにヒュームが吸引されることがなく、前記保護ガラスがヒュームによって汚染されることを抑制でき、長寿命化を図ることができるものである。

本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの主要な構成を示す説明図で、一部断面してある。 図１に示したII部分の拡大図である。 エアナイフ形成部におけるスリットとエアの流れを示す流跡線の関係を示す説明図である。 エアナイフ形成部におけるスリットとエアの流れを示す流跡線の関係を示す説明図である。 エアナイフにおける圧力分布の説明図である。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッド１は、溶接ロボット（図示省略）におけるロボットアームの先端部に装着して使用されるもので、加工ヘッド本体３を備えている。この加工ヘッド本体３内には、レーザ発振器（図示省略）から発振されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズが備えられている。また、前記加工ヘッド本体３には、前記集光レンズを保護する保護ガラス５を着脱交換自在に備えたガラスホルダ７が、図１において右方向へ引出し可能に備えられている。また、加工ヘッド本体３の先端部にはノズル９が着脱可能に備えられている。

さらに、前記加工ヘッド本体３には、ワークＷに対してレーザ光ＬＢを照射してレーザ溶接を行う際に、レーザ溶接位置へフイラーワイヤ１１を供給するワイヤ供給ノズル１３が備えられていると共に、前記レーザ溶接位置へシールドガスを供給するシールドガス供給ノズル１５が備えられている。前記ワイヤ供給ノズル１３とシールドガス供給ノズル１５との位置的関係は、次のとおりである。すなわち、ワークＷのレーザ溶接進行方向（図１における矢印Ａ方向）に見て、前記ワイヤ供給ノズル１３は、レーザ光ＬＢの光軸の前側に配置してある。そして、前記シールドガス供給ノズル１５は、レーザ光ＬＢの光軸を間にして、前記ワイヤ供給ノズル１３の反対側、すなわちレーザ溶接の進行方向に見て、前記光軸の後側に配置してある。

前記ワイヤ供給ノズル１３からフイラーワイヤを供給すると共にレーザ光を溶接位置に照射し、かつシールドガス供給ノズル１５からシールドガスを溶接位置へ噴出してレーザ溶接を行うと、レーザ溶接位置からはスパッタ及びヒュームが発生する。そして、スパッタが前記ノズル９内に勢いよく飛び込むと、スパッタは前記保護ガラス５に付着することがある。そこで、前記加工ヘッド本体３には、スパッタから保護ガラス５を保護するスパッタ付着防止手段が講じられている。

より詳細には、前記加工ヘッド本体３には、前記保護ガラス５の表面と平行な方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段１７が備えられている。上記クロスジェット形成手段１７は、前記保護ガラス５と前記ノズル９との間において、前記加工ヘッド本体３に一体的に取付けられた開口ブロック１９を備えている。この開口ブロック１９の上部には、レーザ加工位置から保護ガラス５の方向へ飛散するスパッタを絞る作用をなすリング状のアパーチャ２０が備えられている。上記開口ブロック１９は、レーザ溶接進行方向（矢印Ａ方向）の反対方向（以後、後方向と称す）に開口した大きな開口部２１を備えた形態であって、この開口ブロック１９の前側部分には高速エアを噴出する高速エア噴出口２３が備えられている。

そして、前記開口ブロック１９の下部には、前記高速エア噴出口２３から噴出された高速エア（高圧エア）の流れを、レーザ光ＬＢの光軸と直交する方向であって後方向への流れに変更するクロスジェット形成部材２５が備えられている。このクロスジェット形成部材２５は、前後方向（図１において左右方向）に開口した矩形状の連通穴２７を備えた箱状に構成してある。上記連通穴２７は、前記アパーチャ２０における絞り穴の径にほぼ等しい幅に形成してある。

そして、前記開口ブロック１９の下面と前記クロスジェット形成部材２５との間には、前記高速エア噴出口２３から噴出されるエアを、レーザ光ＬＢの光軸と直交する方向で、かつ前記保護ガラス５の表面と平行であって、後方向への偏平状の高速エアの流れに変換する偏平状のスリット２９が形成してある。また、前記クロスジェット形成部材２５には、レーザ光ＬＢが透過自在な上下方向の穴２５Ｈが形成してある。そして、前記ノズル９を下部に備えたノズルホルダ３１が前記開口ブロック１９の下面に取付けてあり、このノズルホルダ３１と前記クロスジェット形成部材２５の下面との間には、前後方向に開口した連通部３３が形成してある。

前記構成により、前記高速エア噴出口２３から高圧エアを噴出すると、噴出されたエアは、前記スリット２９を通過することにより、前記保護ガラス５の表面と平行な偏平状の高速エアの流れとして、レーザ光ＬＢの光軸に交差（直交）する後方向へのクロスジェットを形成することになる。上記偏平状の高速エア（クロスジェット）の幅は、前記アパーチャ２０における絞り穴の径にほぼ等しいものである。上述のように、スリット２９から偏平状の高速エア（クロスジェット）が後方向へ噴出されると、前記連通穴２７内には、矢印Ｂで示すように、吸引ガイド部材３５の吸引口３５Ａからクロスジェットの流れに引かれて後方向への大量の高速エアの流れが生じることになる。したがって、レーザ加工位置から保護ガラス５の方向へ飛散したスパッタは、前記スリット２９から噴出される高速エア及び厚い層を形成して前記連通穴２７内を後方向に流れる大量の高速エアによって後方向へ吹き飛ばされることになる。

前述のように、スリット２９から高速エアを噴出してクロスジェットを形成するとき、前記連通穴２７及び連通部３３内へ流れるエアを、レーザ溶接位置から離反した方向である上方向から吸引するために、前記開口ブロック１９の前側には前側の上方向に開口した前記吸引ガイド部材３５が備えられている。また、前記開口ブロック１９の後側には、前記クロスジェットの流れを後斜め上方向へ誘導するための排風ガイド部材３７が後上方向に傾斜して備えられている。さらに、前記開口ブロック１９には、前記吸引ガイド部材３５の開口部３５Ａの周囲を覆って当該開口部３５Ａよりも高い位置において前側の上方向に開口した第２吸引ガイド部材３９が備えられている。

前述したように、レーザ加工位置から保護ガラス５の方向へ飛散するスパッタは、前記クロスジェットによって後方向へ飛散される。そして、前記クロスジェットを通過した一部のスパッタは直進することなく後方向に曲げられるので、アパーチャ２０の絞り穴を通過するようなことがなく、前記保護ガラス５にスパッタが付着することを、効果的に防止できるものである。すなわち、クロスジェットとアパーチャ２０とによってスパッタが保護ガラス５へ飛散することを二重に防護することとなり、保護ガラス５に対するスパッタの付着を効果的に防止することができるものである。

前述のように、高速エア噴出口２３から噴出されるエアによって、大量で厚い層を構成する高速エアからなるクロスジェットを形成すると、前記吸引ガイド部材３５，３９の吸引口の部分に負圧を発生することになる。したがって、レーザ加工位置において発生したヒュームが舞上がると、ヒュームの一部が吸引ガイド部材３５，３９に吸引され、クロスジェットに混入されることがある。クロスジェットにヒュームの一部が混入されると、前記開口ブロック１９における前記開口部２１内におけるクロスジェットの上層部の一部の乱流に起因して、極わずかなヒュームが保護ガラス５に付着することがある。したがって、保護ガラス５の長寿命化を図るために、ヒュームの一部がクロスジェットに混入するを防止することが望ましいものである。

したがって、本実施形態においては、レーザ加工位置から前記吸引ガイド部材３５，３９方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアナイフを構成するエア噴出手段４１が備えられている。より詳細には、図２に詳細に示すように、前記ノズル９の下面には、前記ノズルホルダ３１、ノズル９に備えたエア供給孔４３からエアの供給を受けるエア噴出口４５を備えたリング部材４７が着脱可能に備えられている。

前記リング部材４７におけるエア噴出口４５は、レーザ溶接の進行方向に見て後側に備えられている。そして、前記エア噴出口４５の下側には、前記エア噴出口４５から噴出されたエアを、前記レーザ溶接位置から前記ノズル９内へ入り込む傾向にあるヒューム、及びレーザ溶接位置から前記吸引ガイド部材３５，３９方向へ上昇して流れる傾向にあるヒュームを遮断するためのエアナイフを形成するためのエアナイフ形成部材４９がボルトなどの取付具によって一体的に取付けてある。

より詳細には、前記リング部材４７の下面と前記エアナイフ形成部材４９との間には、前側を開口したスリット５１が形成してある。このスリット５１は、前記エア噴出口４５の下面から噴出されたエアを、リング部材４７における開口部４７Ａの下側を全面的に横切り、かつ偏平状で前方向（矢印Ｃ方向）への高速なエアの流れ（エアナイフ）に形成する作用をなすものである。前記スリット５１から前方向へ高速で噴出された偏平状のエアの流れは、レーザ溶接位置から前記ノズル９内方向へのヒュームの一部の流れ、及びレーザ溶接位置から前記吸引ガイド部材３５，３９の吸引方向へ流れる傾向にある一部のヒュームの流れを遮断する作用をなすものである。

より詳細には、前記エアナイフ形成部材４９における前記スリット５１は、平面視又は底面視したときに、図３に示すように、前記リング部材４７における前記開口部４７Ａ側を開口した矩形状に形成してある。そして、このスリット５１に前記リング部材４７の前記エア噴出口４５が連通してある。上記スリット５１において、エアを前記開口部４７Ａ側へ噴出するエア流出口５３の幅方向の両側（図３において上下方向の両側）には、エアの流れ方向（矢印Ｃ方向）とほぼ平行な対向した内側面５５が備えられている。

なお、前記内側面５５の間の幅寸法、すなわちスリット５１の幅寸法は、図３に示すように、前記リング部材４７の開口部４７Ａ、換言すればノズル９における開口部９Ａ（図２参照）の直径より小さなものである。そして、前記スリット５１におけるエア流出口５３の端縁は、前記リング部材４７における前記開口部４７Ａの周縁よりも外側に位置をずらして配置してある。

上記構成において、スリット５１のエア流出口５３から噴出されるエアの流れをコンピュータ・シミュレーションした結果は、図３に示すとおりであった。

図３より理解されるように、スリット５１のエア噴出口５３からリング部材４７における開口部４７Ａの中心部方向へ指向してエアを噴出すると、流跡線で示されるように、エアの流れは大きく広がることなく収束した状態でもって前記開口部４７Ａの部分の全面を覆って通過している。しかも、流跡線の分布から明らかなように、前記開口部４７Ａに対応した位置における流跡線の密度は大である。そして、前記開口部４７Ａの位置を通過した後においても、前記流跡線の間隔は比較的小さく保持されている。ところで、前述のごとき流跡線を呈する状態においての、エアの流れ内における圧力分布を解析したところ、図５に濃く示されているように、前記開口部４７Ａの中心を含む範囲に高圧部が発生している。

したがって、前述のごとき流跡線を呈するエアの流れにおいては、レーザ加工位置から前記開口部４７Ａ内へ飛散する傾向にあるスパッタ、ヒュームが前記開口部４７Ａ内へ入り込むことを効果的に防止できるものである。また、前述したごとき流跡線を呈するエアの流れにおいては、前記開口部４７Ａの位置を通過したエアの流れは、図３に示されているように、むらが少ない安定した流れでもって広がるものである。

よって、レーザ加工位置から前記開口部４７Ａ内へ、及び吸引ガイド部材３５，３９における吸引口方向へ舞上る傾向にあるヒュームの一部を、前記吸引口から離反する方向へ効果的に吹き飛ばすことができるものである。換言すれば、レーザ加工位置から前記開口部４７Ａ内へ、及び前記吸引ガイド部材３５，３９の吸引口方向へ流れる傾向にある一部のヒュームの流れを遮断することができるものである。

ところで、前記スリット５１の形状を、図４に示すごとき構成として、同一条件でもってコンピュータ・シミュレーションを行った結果は、図４に示すとおりであった。すなわち、スリット５１の形状は、末広がりの形状であって、前記リング部材４７の開口部４７Ａ方向へエアを噴出するエア噴出口５３の幅方向の両側面５７は、末広がりを呈する円弧状の曲面に形成してある。

上記構成において、図３に示した場合の条件と同一条件でもってコンピュータ・シミュレーション行ったところ、図４に示すように、エアの流れを示す流跡線は、前記両側面５７の広がりに倣って、大きく広がる傾向にある。すなわち、前記開口部４７Ａの位置に対応した部分における流跡線は粗密である。したがって、流跡線が粗である部分においては、レーザ加工位置から開口部４７Ａ内へ飛散する傾向にあるスパッタやヒュームが、前記開口部４７Ａ内へ入り込むことを防止することが難しいものである。

したがって、エア噴出手段４１から偏平状なエアを噴出するためのスリット５１の形状は、図３に示すように、スリット５１の幅方向の両側であって上記スリット５１のエア流出口５３の位置に、エアの流れ方向とほぼ平行な内側面５５を対向して備えた構成とすることが望ましいものである。また、前記スリット５１の幅寸法は、前記開口部４７Ａの直径より小さいことが望ましいものである。

前記構成により、レーザ光ＬＢをワークＷのレーザ溶接位置へ照射すると共にワイヤ供給ノズル１３からフイラーワイヤ１１を供給し、かつシールドガス供給ノズル１５からシールドガスの供給を行うことにより、ワークＷのレーザ溶接を行うことができる。上述のように、ワークＷのレーザ溶接（レーザ加工）を行うとき、レーザ溶接位置からはスパッタが飛散されると共にヒュームが発生する。

レーザ溶接位置から飛散するヒューム及びスパッタの一部は、前記エア噴出手段４１から噴出されるエアによって、除去される。そして、前記エア噴出手段４１の部分を通過した極一部のスパッタは、ノズル９、ノズルホルダ３１内を勢いよく通過して保護ガラス５の方向へ飛散する。前述のごとくレーザ溶接を行う際は、クロスジェット形成手段１７における前記スリット２９から高速エアが後方向へ噴射され、吸引ガイド部材３９，３５を経て吸引された大量の層の厚いエアがクロスジェットとして、レーザ光ＬＢの光軸と交差するように、後方向へ噴出されている。したがって、前記ノズルホルダ３１を通過した極く一部のスパッタは、クロスジェットによって後方向へ吹き飛ばされることとなり、前記保護ガラス５に付着することが防止されるものである。

前記クロスジェットは、排風ガイド部材３７によって斜め後方向へ指向されて排出されるので、レーザ溶接位置へ噴出されているシールドガスのガス流を乱すようなことがなく、レーザ溶接が良好に行われ得るものである。

前述のごとく、クロスジェットを発生させると、吸引ガイド部材３５，３９の吸引口の部分が負圧になるので、レーザ溶接位置において発生したヒュームの一部が吸引される傾向にある。しかし、エア噴出手段４１におけるスリット５１から前方向へ高速で噴出されるエアナイフの流れによって吹き飛ばされて、前記ヒュームの一部がノズル９内へ流入することが遮断される。また、レーザ溶接位置から前記吸引ガイド部材３５，３９の吸引口の方向へ流れる傾向にあるヒュームの１部は、前記エアナイフの流れによって遮断されることになる。したがって、ヒュームの一部が前記クロスジェットに吸引されることが防止され、前記ヒュームから保護ガラス５を保護することができる。よって保護ガラス５の長寿命化を図ることができるものである。

以上のごとき説明より理解されるように、レーザ溶接位置から保護ガラス５方向へ直線的に飛散するスパッタは、エア噴出手段４１から噴出するエアナイフ及びクロスジェット形成手段１７におけるスリット２９から噴出される高速のエアーの流れ、及びこの流れに吸引されて連通穴２７内を流れる大量の層の厚い高速エアからなるクロスジェット並びにアパーチャ２０によって３段階的に保護ガラス５への飛散が防止される。したがって、保護ガラス５へのスパッタの付着を効果的に防止することができるものである。

また、レーザ溶接位置で発生したヒュームがノズル９内を経て保護ガラス５へ直線的に移動する場合は、前述のエアナイフ及びクロスジェットによって保護ガラス５への流れが阻害されることになる。そして、クロスジェットの発生によって、レーザ溶接位置から吸引ガイド部材３５，３９の吸引口方向へ流れる傾向にあるヒュームの一部は、前記エアナイフによって流れが遮断されるので、クロスジェットにヒュームが混入することを抑制することができるものである。

したがって、本実施形態によれば、保護ガラス５に対するスパッタ、ヒュームの付着を防止して、保護ガラス５の長寿命化を図ることができるものである。

ところで、前記クロスジェット形成手段１７へのエアの供給系と、前記エア噴出手段４１へのエアの供給系とを同一系とすることも可能である。しかし、前記エア噴出手段４１に対するエアの供給系は、単独に切断可能に構成することが望ましい。すなわち、エア噴出手段４１から噴出されたエアナイフが周辺の障害物に当接して、前記シールドガス供給ノズル１５から噴出されたシールドガスを乱すような場合には、エア噴出手段４１からのエアナイフの噴出を一時停止することが望ましいものである。

１ レーザ加工ヘッド
５ 保護ガラス
９ ノズル
１３ ワイヤ供給ノズル
１５ シールドガス供給ノズル
１７ クロスジェット形成手段
１９ 開口ブロック
２０ アパーチャ
２３ 高速エア噴出口
２５ クロスジェット形成部材
２７ 連通穴
２９，５１ スリット
３１ ノズルホルダ
３５ 吸引ガイド部材
３７ 排風ガイド部材
３９ 第２吸引ガイド部材
４１ エア噴出手段
４５ エア噴出口
４７ リング部材
４９ エアナイフ形成部材

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記保護ガラスの表面と平行な方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、レーザ光を照射してのワークのレーザ加工位置から前記クロスジェット方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアを噴出するエア噴出手段を前記ノズルに備え、前記保護ガラスと前記クロスジェット形成手段との間に、レーザ加工位置から前記保護ガラスの方向へ飛散され、前記クロスジェットを通過することによって曲げられたスパッタを絞る作用をなすアパーチャを備えていることを特徴とするものである。

また、レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、ワークにレーザ光を照射してレーザ溶接を行うに際し、レーザ溶接進行方向の前側にワイヤ供給ノズルを備え、前記レーザ光の光軸を間にして前記ワイヤ供給ノズルの反対側にシールドガス供給ノズルを備え、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記保護ガラスの表面と平行な方向であってレーザ溶接の進行方向の後方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、前記レーザ溶接位置から前記クロスジェット形成手段の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアーを、レーザ溶接の進行方向へ噴出するエア噴出手段を前記ノズルに備え、前記保護ガラスと前記クロスジェット形成手段との間に、レーザ加工位置から前記保護ガラスの方向へ飛散され、前記クロスジェットを通過することによって曲げられたスパッタを絞る作用をなすアパーチャを備えていることを特徴とするものである。

Claims (8)

1. レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記保護ガラスの表面と平行な方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、レーザ光を照射してのワークのレーザ加工位置から前記クロスジェットへのヒュームの流れを遮断するためのエアを噴出するエア噴出手段を前記ノズルに備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
2. 請求項１に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記エア噴出手段は、レーザ加工位置から前記クロスジェットへのヒュームの流れを遮断すると共に、前記クロスジェット形成手段の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断する機能を備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記保護ガラスと前記クロスジェット形成手段との間に、レーザ加工位置から前記保護ガラスの方向へ飛散するスパッタを絞る作用をなすアパーチャを備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
4. 請求項１，２又は３に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記エア噴出手段は前記ノズルの先端部に備えられており、かつ前記ノズルの開口部の一端側から当該開口部を横切るエアを偏平状に噴出する構成であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記クロスジェット形成手段の前記吸引口は、前記レーザ加工位置から離反する方向に指向して開口してあり、かつ前記クロスジェット形成手段における下流側には、クロスジェットの流れを、前記レーザ加工位置から離反する方向に案内する案内部材を備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
6. 請求項３，４又は５に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記エア噴出手段から偏平状なエアを噴出するために当該エア噴出手段に備えたスリットは、平面視したときに、エアの流れ方向とほぼ平行な対向した側面を、当該スリットのエア流出口に備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
7. 請求項６に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記スリットの幅寸法は、前記ノズルの開口部の直径より小さいことを特徴とするレーザ加工ヘッド。
8. レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光する集光レンズを内部に備えると共に先端部にノズルを備え、かつ前記集光レンズを保護する保護ガラスを内部に備えたレーザ加工ヘッドであって、ワークにレーザ光を照射してレーザ溶接を行うに際し、レーザ溶接進行方向の前側にワイヤ供給ノズルを備え、前記レーザ光の光軸を間にして前記ワイヤ供給ノズルの反対側にシールドガス供給ノズルを備え、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記保護ガラスの表面と平行な方向であってレーザ溶接の進行方向の後方向へのクロスジェットの流れを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、前記レーザ溶接位置から前記クロスジェット形成手段の吸引口方向へのヒュームの流れを遮断するためのエアーを、レーザ溶接の進行方向へ噴出するエア噴出手段を前記ノズルに備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。