JP2018001180A - Laser processing head - Google Patents

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    • B23K26/142Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing head including cross jet forming means which blows out sputter or the like scattering in a protection glass direction.SOLUTION: A laser processing head internally includes a condensing lens for condensing a laser beam oscillated from a laser oscillator, includes a nozzle 5 on a tip end part, and internally includes a protection glass 7 for protecting the condensing lens. The laser processing head includes cross jet forming means 19 which forms a cross jet in a direction intersecting an optical axis of the laser beam between the protection glass 7 and the nozzle 5 so as to discharge sputter intruding in an inside of the nozzle 5 from a laser processing position of a workpiece. A vertical clearance dimension of a cross jet inflow opening part 41 on an upper side is smaller than a vertical clearance dimension of a cross jet inflow opening part 43 on a lower side formed in the cross jet forming means 19.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、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に関する。さらに詳細には、ワークのレーザ加工位置から前記ノズル内に侵入したスパッタを、レーザ光と交差する方向へ吹き飛ばすクロスジェットを形成するクロスジェット形成手段を備えたレーザ加工ヘッドに関する。   The present invention relates to a laser processing head having a condensing lens for condensing laser light oscillated from a laser oscillator, a nozzle at the tip, and a protective glass for protecting the condensing lens. . More specifically, the present invention relates to a laser processing head provided with a cross jet forming means for forming a cross jet that blows off a sputter that has entered the nozzle from a laser processing position of a workpiece in a direction crossing the laser beam.

レーザ発振器から発振されたレーザ光を、レーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズによって集光してワークへ照射する。このように、ワークへレーザ光を照射してワークのレーザ加工を行うとき、レーザ加工位置からスパッタが飛散してレーザ加工ヘッド内へ侵入することがある。そして、レーザ加工ヘッド内に備えた保護ガラスにスパッタが付着し汚染されると、保護ガラスが加熱され損傷することがある。そこで、レーザ加工ヘッド内にエアの高速流であるクロスジェットを生起させ、このクロスジェットによって、侵入したスパッタを外部へ排出することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   The laser beam oscillated from the laser oscillator is condensed by a condensing lens provided in the laser processing head and irradiated onto the workpiece. As described above, when laser processing is performed on the workpiece by irradiating the workpiece with the laser beam, the spatter may scatter from the laser processing position and enter the laser processing head. When spatter adheres to and contaminates the protective glass provided in the laser processing head, the protective glass may be heated and damaged. In view of this, it has been proposed to generate a cross jet, which is a high-speed flow of air, in the laser processing head and to discharge the sputters that have entered the outside by the cross jet (see, for example, Patent Document 1).

特開2014−200827号公報JP 2014-200247 A

前記特許文献1に記載の構成は、レーザ加工ヘッドに備えた保護ガラスとノズルとの間に、ノズルから内部に侵入したスパッタを、外部へ吹き飛ばすクロスジェットを形成するクロスジェット形成手段を備えた構成である。前記クロスジェット形成手段は、上下二段のクロスジェット通路の天井壁にクロスジェットノズルを備えた構成である。   The configuration described in Patent Document 1 includes a cross jet forming unit that forms a cross jet that blows off spatter that has entered the inside from the nozzle between the protective glass provided in the laser processing head and the nozzle. It is. The cross jet forming means includes a cross jet nozzle on the ceiling wall of the upper and lower two-stage cross jet passages.

そして、前記クロスジェットノズルからクロスジェットガスを噴射することにより、前記クロスジェット通路の入口側から外気を吸い込む二次流れを発生させるものである。この二次流れによってエアーカーテンを形成し、このエアーカーテンによって、ノズルからレーザ加工ヘッド内へ飛散侵入したスパッタを外部へ吹き飛ばす構成である。   Then, by injecting cross jet gas from the cross jet nozzle, a secondary flow for sucking outside air from the inlet side of the cross jet passage is generated. An air curtain is formed by this secondary flow, and the air curtain is configured to blow away the spatter that has scattered and entered from the nozzle into the laser processing head.

上記構成によれば、レーザ加工位置から飛散侵入したスパッタを外部へ吹き飛ばすことができるものの、ときとして、スパッタが保護ガラスに付着することがあり、さらなる改良が望まれていた。   According to the above configuration, although spatter that has scattered from the laser processing position can be blown to the outside, sometimes spatter may adhere to the protective glass, and further improvement has been desired.

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、ワークのレーザ加工位置から前記ノズル内へ侵入したスパッタを外部へ排出するために、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記レーザ光の光軸に対して交差する方向へのクロスジェットを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、前記クロスジェット形成手段に備えた下側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法よりも上側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法が小さいものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and includes a condensing lens for condensing laser light oscillated from a laser oscillator and a nozzle at the tip, and protects the condensing lens. A laser processing head provided with a protective glass inside, the laser beam between the protective glass and the nozzle in order to discharge spatter that has entered the nozzle from the laser processing position of the workpiece to the outside A cross jet forming means for forming a cross jet in a direction intersecting with the optical axis of the cross jet, and a cross above an upper and lower interval dimension of a lower cross jet inflow opening provided in the cross jet forming means. The vertical distance between the jet inflow openings is small.

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、上下のクロスジェット流入開口部の幅は等しく、かつ上側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法は、下側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法の1/9〜8/9であり、望ましくは3/9である。   In the laser processing head, the upper and lower cross jet inflow openings have the same width, and the upper and lower cross jet inflow openings have a vertical distance of 1/9 of the vertical distance of the lower cross jet inflow openings. ~ 8/9, preferably 3/9.

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において、偏平状の高速エアの流れを形成するためのノズルプレートの上面は三方向を立上り面によって規制された平面流路に形成してあり、かつ前記高速エアの流れに沿う方向の立上り面は高速エアの流れ方向に平行に形成してある。   Further, in the laser processing head, in the cross jet forming means, the upper surface of the nozzle plate for forming a flow of flat high-speed air is formed in a planar flow path regulated in three directions by a rising surface, The rising surface in the direction along the flow of the high-speed air is formed parallel to the flow direction of the high-speed air.

また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、前記ノズルプレートの前記平面流路に対する高速エアの吹出し口の断面形状は長穴状であって、この吹出し口の長手方向の寸法は、前記平行な立上り面の間隔にほぼ等しく、長手方向に対して直交する方向の幅寸法は、前記ノズルプレートの前記平面流路の約1/2である。   In the laser processing head, the cross-sectional shape of the high-speed air outlet for the planar flow path of the nozzle plate is an elongated hole, and the longitudinal dimension of the outlet is the interval between the parallel rising surfaces. And the width dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction is about ½ of the planar flow path of the nozzle plate.

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を下部に備えた開口ブロックの上部に、リング状のアパーチャを備え、前記開口ブロックに備えた半円形状の内面に対して、前記アパーチャの内周面は内側に突出した状態に備えられている。   Further, in the laser processing head, a ring-shaped aperture is provided on an upper portion of the opening block provided with the cross jet forming means at a lower portion, and the inner surface of the aperture is opposed to a semicircular inner surface provided in the opening block. The peripheral surface is provided in a state protruding inward.

本発明によれば、クロスジェットの風速を大きくすることができ、レーザ加工ヘッド内に侵入したスパッタを効果的に外部へ排出することができるものである。   According to the present invention, the wind speed of the cross jet can be increased, and the spatter that has entered the laser processing head can be effectively discharged to the outside.

本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの断面説明図である。It is a section explanatory view of a laser processing head concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る主要部分の断面説明図である。It is a section explanatory view of the principal part concerning the embodiment of the present invention. 開口ブロック、バッファプレート及びノズルプレートを示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing an opening block, a buffer plate, and a nozzle plate. バッファプレートの平面図である。It is a top view of a buffer plate. ノズルプレートの平面図である。It is a top view of a nozzle plate. 第1流路と第2流路における流入開口部の隙間の関係と風速の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the clearance gap of the inflow opening part in a 1st flow path and a 2nd flow path, and the relationship of a wind speed.

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッド1について説明するに、図1にはレーザ加工ヘッド1が断面した状態でもって図示されている。レーザ加工ヘッド1は加工ヘッド本体3を備えており、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を集光する集光レンズ(図示省略)が備えられている。そして、上記加工ヘッド本体3の先端部にはノズル5が着脱交換自在に備えられている。   Hereinafter, a laser processing head 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the laser processing head 1 in a cross-sectional state. The laser processing head 1 includes a processing head main body 3, and a condensing lens (not illustrated) that condenses laser light oscillated from a laser oscillator (not illustrated) is provided in the processing head main body 3. Yes. And the nozzle 5 is provided in the front-end | tip part of the said processing head main body 3 so that attachment or detachment is possible.

そして、前記加工ヘッド本体3内であって、前記集光レンズと前記ノズル5との間には、レーザ加工位置からノズル5を経てレーザ加工ヘッド1内へ飛散侵入したスパッタから前記集光レンズを保護する保護ガラス7が備えられている。より詳細には、前記加工ヘッド本体3には、上下方向は勿論のこと、一側方向(例えばレーザ加工の進行方向の反対側の方向)に大きく開口した開口部9Aを備えた開口ブロック9(図3参照)を備えている。   Then, in the processing head main body 3, the condensing lens is formed between the condensing lens and the nozzle 5 from spatter that has entered the laser processing head 1 through the nozzle 5 from the laser processing position. A protective glass 7 for protection is provided. More specifically, the machining head main body 3 includes an opening block 9 (including an opening portion 9A having a large opening in one side direction (for example, the direction opposite to the laser machining progress direction) as well as the vertical direction. 3).

すなわち、前記開口ブロック9は、図3に示すように、上下方向及び一側方向の三方向に開口した形態である。そして、レーザ光が下方向へ透過する部分は半円形状の穴部9Bに形成してあり、この穴部9Bに前記開口部9Aの対向した側壁面9Cが接続してある。そして、前記開口ブロック9の上面には、アパーチャホルダ11が取付けてある。このアパーチャホルダ11には、ガラスホルダ13を介して前記保護ガラス7が着脱交換可能に備えられている。   That is, as shown in FIG. 3, the opening block 9 has a shape opened in three directions, that is, the vertical direction and the one side direction. A portion where the laser beam is transmitted downward is formed in a semicircular hole 9B, and the opposite side wall surface 9C of the opening 9A is connected to the hole 9B. An aperture holder 11 is attached to the upper surface of the opening block 9. The aperture holder 11 is provided with the protective glass 7 through a glass holder 13 so as to be detachable and replaceable.

前記アパーチャホルダ11の中央部には、レーザ光が透過自在な貫通穴15が上下方向に形成してあり、この貫通穴15内にはリング状のアパーチャ17が備えられている。このアパーチャ17の中心位置は、半円形状の前記穴部9Bの軸心と一致して備えられている。そして、前記アパーチャ17の半径は、前記穴部9Bの半径より小さく形成してある。   A through-hole 15 through which laser light can pass is formed in the vertical direction in the center of the aperture holder 11, and a ring-shaped aperture 17 is provided in the through-hole 15. The center position of the aperture 17 is provided to coincide with the axis of the semicircular hole 9B. The radius of the aperture 17 is smaller than the radius of the hole 9B.

したがって、アパーチャ17の内周面17Aは、図2に示すように、前記穴部9Bの半円形状の内面9Fに対して内側に突出した状態に備えられている。よって、前記穴部9Bの内面9Fに沿ってヒュームやスパッタの一部が上昇する傾向にある場合、保護ガラス7に対するヒュームやスパッタの付着を効果的に抑制し得るものである。また、前記アパーチャ17は、ワークのレーザ加工位置から前記保護ガラス7へ直接飛散するスパッタを絞る作用をなすものである。したがって、保護ガラス7に対するスパッタの付着を効果的に抑制し得るものである。   Therefore, the inner peripheral surface 17A of the aperture 17 is provided in a state of protruding inward with respect to the semicircular inner surface 9F of the hole 9B, as shown in FIG. Therefore, when a part of fumes and spatters tends to rise along the inner surface 9F of the hole 9B, the fume and spatter adhesion to the protective glass 7 can be effectively suppressed. In addition, the aperture 17 functions to reduce spatter that directly scatters from the laser processing position of the workpiece onto the protective glass 7. Accordingly, it is possible to effectively suppress the adhesion of spatter to the protective glass 7.

前記開口ブロック9の下側であって、前記開口部9Aの反対向には、レーザ光の光軸、換言すれば、前記穴部9Bの軸心に対して交差する方向(直交する方向)へのクロスジェット(高速エアの流れ)を形成するためのクロスジェット形成手段19が備えられている。このクロスジェット形成手段19の全体的構成は、前記特許文献1に記載のクロスジェット形成手段と類似した構成である。しかし、主要部の構成は相違するものである。   Below the opening block 9, the opening 9 </ b> A is opposed to the optical axis of the laser beam, in other words, in a direction intersecting (orthogonal to) the axis of the hole 9 </ b> B. Cross jet forming means 19 for forming a cross jet (flow of high-speed air) is provided. The overall configuration of the cross jet forming means 19 is similar to the cross jet forming means described in Patent Document 1. However, the configuration of the main part is different.

より詳細には、前記開口ブロック9における前壁部9Dには、前記特許文献1に記載の構成と同様の流体通路21が形成してある。そして、この流体通路21には、前壁部9Dの端面に連通したノズル孔23が形成してある。上記ノズル孔23の断面形状は、加工上の問題から円形状に形成してある。そして、前記開口ブロック9における前壁部9Dの端面には、バッファプレート25が取付ねじ等を介して備えられている。   More specifically, a fluid passage 21 similar to the configuration described in Patent Document 1 is formed in the front wall portion 9D of the opening block 9. The fluid passage 21 has a nozzle hole 23 communicating with the end face of the front wall 9D. The cross-sectional shape of the nozzle hole 23 is formed in a circular shape due to processing problems. A buffer plate 25 is provided on the end surface of the front wall portion 9D of the opening block 9 via a mounting screw or the like.

前記バッファプレート25は、前記ノズル孔23から噴出される断面円形状のエアの流れを、全体的に均等な流れに形成する作用をなすものであって、図4に示すように、前記ノズル孔23に連通したチャンバー25Aは、断面矩形状(長穴状)の空間に形成してある。ところで、前記開口ブロック9における前壁部9Dの下面に、前記チャンバー25Aに相当する空間を備える場合には、前記バッファプレート25を省略することができるものである。   The buffer plate 25 has a function of forming an air flow having a circular cross-section ejected from the nozzle hole 23 into a uniform flow as a whole. As shown in FIG. The chamber 25 </ b> A communicated with 23 is formed in a space having a rectangular cross section (long hole shape). By the way, when the space corresponding to the chamber 25A is provided on the lower surface of the front wall portion 9D in the opening block 9, the buffer plate 25 can be omitted.

前記バッファプレート25の下面には、前記ノズル孔23から噴出され、前記チャンバー25Aを経て噴出されるエアを、偏平状のクロスジェットとして、図2において右方向へ噴出するノズルプレート27が密着して備えられている。このノズルプレート27の大きさは、前記バッファプレート25の大きさとほぼ同一である。そして、このノズルプレート27の上面には、偏平状の高速エアの流れを形成するために、三方向を立上り面31A,31B,31Cによって規制された平面流路29が備えられている。   The lower surface of the buffer plate 25 is in close contact with the nozzle plate 27 that is ejected rightward in FIG. 2 by using the air ejected from the nozzle hole 23 and ejected through the chamber 25A as a flat cross jet. Is provided. The size of the nozzle plate 27 is substantially the same as the size of the buffer plate 25. On the upper surface of the nozzle plate 27, there is provided a flat channel 29 whose three directions are regulated by rising surfaces 31A, 31B and 31C in order to form a flat high-speed air flow.

より詳細には、クロスジェットの流れ方向(図2,5に示す矢印Aの方向)の両側に位置する立上り面31A,31Cは、クロスジェットの流れ方向に平行に形成してある。そして、上記両立上り面31A,31Cの間隔寸法LAは、前記チャンバー25Aの長手方向の寸法LBとほぼ等しく形成してある。そして、前記ノズルプレート27における前記端部側の立上り面31Bは、前記バッファプレート25におけるチャンバー25Aの長手方向の一方の内側縁25Bとほぼ一致してある。   More specifically, the rising surfaces 31A and 31C located on both sides of the cross jet flow direction (the direction of arrow A shown in FIGS. 2 and 5) are formed in parallel to the cross jet flow direction. The distance LA between the compatible ascending surfaces 31A and 31C is formed substantially equal to the dimension LB in the longitudinal direction of the chamber 25A. The rising surface 31B on the end side of the nozzle plate 27 substantially coincides with one inner edge 25B of the buffer plate 25 in the longitudinal direction of the chamber 25A.

前記ノズルプレート27における前記立上り面31Bから開口端縁31Dまでの幅寸法は、前記チャンバー25Aにおいて、長手方向に対して直交する方向の幅寸法Wの約2倍に形成してある。換言すれば、前記平面流路29における出口側(図5において上側)の約1/2は、前記バッファプレート25によって開口部の上下間隔が狭くなった状態にある。したがって、ノズルプレート27における開口端縁31Dのクロスジェット噴出口33は、前記平面流路29の底面、両側の立上り面31A,31C及びバッファプレート25によって規制された矩形状を呈するものである。このクロスジェット噴出口33の上下方向の開口寸法は、前記立上り面31A,31Cの高さ寸法に等しく、1mm以下に形成してある。   The width dimension from the rising surface 31B to the opening edge 31D in the nozzle plate 27 is formed to be about twice the width dimension W in the direction orthogonal to the longitudinal direction in the chamber 25A. In other words, about ½ of the outlet side (upper side in FIG. 5) of the planar flow path 29 is in a state where the vertical interval of the opening is narrowed by the buffer plate 25. Accordingly, the cross jet outlet 33 at the opening edge 31 </ b> D of the nozzle plate 27 has a rectangular shape regulated by the bottom surface of the planar flow path 29, the rising surfaces 31 </ b> A and 31 </ b> C on both sides, and the buffer plate 25. The vertical opening dimension of the cross jet outlet 33 is equal to the height dimension of the rising surfaces 31A and 31C and is 1 mm or less.

前記クロスジェット形成手段19の下側には、レーザ光が下方向へ透過自在な貫通穴35を備えた第1流路板37が、前記ノズルプレート27と適宜の間隔を保持して備えられている。そして、前記第1流路板37の下側には、適宜間隔を保持して第2流路板39が備えられている。前記ノズルプレート27と前記第1流路板37との間には第1流路41が形成してある。そして、第1流路板37と第2流路板39との間には第2流路43が形成してある。   Below the cross jet forming means 19, a first flow path plate 37 having a through hole 35 through which laser light can pass downward is provided at an appropriate distance from the nozzle plate 27. Yes. A second flow path plate 39 is provided below the first flow path plate 37 with an appropriate interval. A first flow path 41 is formed between the nozzle plate 27 and the first flow path plate 37. A second flow path 43 is formed between the first flow path plate 37 and the second flow path plate 39.

前記第1,第2の流路41,43は、前記第1流路板37を間にして上下に離隔してある。そして、第1,第2の流路41,43は、クロスジェットの流れ方向(前記矢印A方向)の反対側に入口開口部を有している。この第1,第2の流路41,43の開口部に対応した位置には、外気を吸引する際のガイド板45が上方向に指向して配置してある。そして、反対側の排出口には排風板45が配置してある。前記構成において、上側の流路41におけるクロスジェット流入開口部の上下方向の間隔寸法は、図2に示すように、下側の流路43におけるクロスジェット流入開口部の上下方向の間隔寸法よりも小さく構成してある。   The first and second flow paths 41 and 43 are vertically separated with the first flow path plate 37 therebetween. And the 1st, 2nd flow paths 41 and 43 have an inlet opening part on the opposite side to the flow direction (the arrow A direction) of the cross jet. At positions corresponding to the opening portions of the first and second flow paths 41 and 43, a guide plate 45 for sucking outside air is disposed so as to be directed upward. And the exhaust plate 45 is arrange | positioned at the discharge port of the other side. In the above configuration, the vertical spacing dimension of the cross jet inflow opening in the upper flow path 41 is larger than the vertical spacing dimension of the cross jet inflow opening in the lower flow path 43 as shown in FIG. It is small.

そして、前記第2流路板39の下側には、前記ノズル5を備えたノズルホルダ47が備えられている。   A nozzle holder 47 including the nozzle 5 is provided below the second flow path plate 39.

以上のごとき構成において、ワークにレーザ光を照射してレーザ加工を行うと、レーザ加工位置において発生したヒュームやスパッタの一部がレーザ加工ヘッド3内に侵入し、保護ガラス7に付着することがある。そこで、ノズル孔23から高圧エアを噴出し、クロスジェット形成手段19において高速エアを偏平状に噴出して、スパッタ等を吹き飛ばすものである。上述のように、クロスジェット形成手段19において高速エアを噴出すると、負圧が生成されて、第1,第2の流路41,43に大量の外気が吸引され、この外気によってスパッタ等が吹き飛ばされるものである。   In the above configuration, when laser processing is performed by irradiating the workpiece with laser light, a part of fumes and spatter generated at the laser processing position may enter the laser processing head 3 and adhere to the protective glass 7. is there. Therefore, high-pressure air is ejected from the nozzle hole 23, and high-speed air is ejected in a flat shape in the cross jet forming means 19 to blow off spatter and the like. As described above, when high-speed air is ejected in the cross jet forming means 19, a negative pressure is generated and a large amount of outside air is sucked into the first and second flow paths 41 and 43, and spatter and the like are blown off by this outside air. It is what

ところで、前記特許文献1に記載のごとき構成においては、丸穴であるノズル孔23からノズルプレート27へ高圧エアを噴出する構成であり、しかも上下の第1,第2の流路41,43における開口部の間隔寸法はほぼ等しいものであったから、外気の吸引効果が小さく、スパッタ等を吹き飛ばす効果は小さなものであった。   By the way, in a structure like the said patent document 1, it is the structure which injects high pressure air from the nozzle hole 23 which is a round hole to the nozzle plate 27, and also in the upper and lower 1st, 2nd flow paths 41 and 43. Since the distance between the openings was substantially equal, the effect of sucking outside air was small, and the effect of blowing off spatter and the like was small.

そこで、外気の吸引が効果的に行われ、スパッタ等を効果的に吹き飛ばすために、種々の実験を行い、上側の第1流路41における開口部の上下間隔を、下側の第2流路43における開口部の上下間隔よりも小さくすると、前記クロスジェット形成手段19から噴出されるクロスジェットの流速が大きくなることを見出した。   Therefore, in order to effectively suck out the outside air and effectively blow off the spatter and the like, various experiments were performed, and the vertical distance between the openings in the upper first flow path 41 was set to the lower second flow path. It has been found that the flow velocity of the cross jet ejected from the cross jet forming means 19 increases when the distance is smaller than the vertical distance of the opening at 43.

すなわち、上側の第1流路41における開口部の上下間隔と下側の第2流路43における開口部の上下間隔とを種々変更して、クロスジェット形成手段19の下流側の所定位置に配置した風速形によって風速を計測したところ、図6に示す結果が得られた。   That is, the vertical distance between the openings in the upper first flow path 41 and the vertical distance between the openings in the lower second flow path 43 are variously changed and arranged at a predetermined position on the downstream side of the cross jet forming means 19. When the wind speed was measured according to the wind speed shape, the result shown in FIG. 6 was obtained.

図6から明らかなように、下側の第2流路43における開口部の隙間を0にすると、上側の第1流路41の隙間が変化しても、風速は25m/s以下であった。この結果からも、下側の第2流路43と上側の流路41を備えることは必要である。そして、下側の第2流路43における開口部の隙間を3mm,6mm,9mmに変えると共に、上側の第1流路41における開口部の隙間を0mm〜8mmに調節すると、下側の開口部の隙間9mmで、上側の開口部の隙間3mmの場合には、風速は29m/s以上となり望ましいものであった。なお、図6より明らかなように、上下の流路41,43における開口部の隙間の関係は、1/9〜8/9が望ましく、より望ましくは3/9である。   As is clear from FIG. 6, when the clearance of the opening in the lower second flow path 43 is set to 0, the wind speed is 25 m / s or less even if the clearance of the upper first flow path 41 changes. . Also from this result, it is necessary to provide the lower second flow path 43 and the upper flow path 41. And while changing the clearance gap of the opening part in the lower 2nd flow path 43 to 3 mm, 6 mm, and 9 mm and adjusting the clearance gap of the opening part in the upper 1st flow path 41 to 0 mm-8 mm, a lower opening part When the gap is 9 mm and the upper opening is 3 mm, the wind speed is 29 m / s or more, which is desirable. As is clear from FIG. 6, the relationship between the gaps of the openings in the upper and lower flow paths 41 and 43 is preferably 1/9 to 8/9, and more preferably 3/9.

ところで、前記構成においては、クロスジェット形成手段19にはバッファプレート25が備えられており、このバッファプレート25には、チャンバー25Aが備えられている。したがって、ノズル孔23から噴出された高圧エアは、前記チャンバー25A内において、平面流路29に対して均等な圧力分布として供給されることになる。したがって、クロスジェット形成手段19から偏平状に噴出されるクロスジェットの速度分布は全体的にほぼ等しくなり、保護ガラス7方向へ飛散するスパッタやヒュームを効果的に吹き飛ばすことができるものである。   By the way, in the said structure, the cross jet formation means 19 is equipped with the buffer plate 25, and this buffer plate 25 is equipped with the chamber 25A. Therefore, the high-pressure air ejected from the nozzle hole 23 is supplied as an even pressure distribution to the planar flow path 29 in the chamber 25A. Therefore, the speed distribution of the cross jet ejected in a flat shape from the cross jet forming means 19 becomes substantially equal as a whole, and the spatter and fumes scattered in the direction of the protective glass 7 can be effectively blown off.

以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態によれば、クロスジェット形成手段19にはチャンバー25Aを形成したバッファプレート25が備えられている。そして、外気を吸引する上側の第1流路41における開口部の隙間を、下側の第2流路43における開口部の隙間より小さくしてある。したがって、クロスジェット形成手段19から噴出されるクロスジェットを高速で保持でき、レーザ加工ヘッド内の保護ガラス7方向へ飛散するスパッタ等を効果的に吹き飛ばすことができるものである。   As can be understood from the above description, according to the present embodiment, the cross jet forming means 19 is provided with the buffer plate 25 in which the chamber 25A is formed. The opening gap in the upper first flow path 41 for sucking outside air is made smaller than the opening gap in the lower second flow path 43. Accordingly, the cross jet ejected from the cross jet forming means 19 can be held at high speed, and the spatter and the like scattered in the direction of the protective glass 7 in the laser processing head can be effectively blown off.

1 レーザ加工ヘッド
3 加工ヘッド本体
5 ノズル
7 保護ガラス
9 開口ブロック
11 アパーチャホルダ
17 アパーチャ
19 クロスジェット形成手段
23 ノズル孔
25 バッファプレート
25A チャンバー
27 ノズルプレート
29 平面流路
31A,31B,31C 立上り面
31D 開口端縁
33 クロスジェット噴出口
37 第1流路板
39 第2流路板
41 第1流路
43 第2流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing head 3 Processing head main body 5 Nozzle 7 Protection glass 9 Opening block 11 Aperture holder 17 Aperture 19 Cross jet formation means 23 Nozzle hole 25 Buffer plate 25A Chamber 27 Nozzle plate 29 Planar flow path 31A, 31B, 31C Rise surface 31D Opening Edge 33 Cross jet outlet 37 First flow path plate 39 Second flow path plate 41 First flow path 43 Second flow path

Claims (5)

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、ワークのレーザ加工位置から前記ノズル内へ侵入したスパッタを外部へ排出するために、前記保護ガラスと前記ノズルとの間において、前記レーザ光の光軸に対して交差する方向へのクロスジェットを形成するためのクロスジェット形成手段を備え、前記クロスジェット形成手段に備えた下側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法よりも上側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法が小さいことを特徴とするレーザ加工ヘッド。   A laser processing head comprising a condensing lens for condensing laser light oscillated from a laser oscillator, a nozzle at the tip, and a protective glass for protecting the condensing lens, A cross jet is formed between the protective glass and the nozzle in a direction intersecting the optical axis of the laser beam in order to discharge the spatter that has entered the nozzle from the laser processing position of the laser. And a cross-jet inflow opening on the upper side of the lower cross-jet inflow opening provided in the cross-jet forming means having a vertical space smaller than that of the lower cross-jet inflow opening. Processing head. 請求項1に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、上下のクロスジェット流入開口部の幅は等しく、かつ上側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法は、下側のクロスジェット流入開口部の上下間隔寸法の1/9〜8/9であり、望ましくは3/9であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   2. The laser processing head according to claim 1, wherein the width of the upper and lower cross jet inflow openings is equal, and the upper and lower cross dimension of the upper cross jet inflow opening is equal to the vertical distance of the lower cross jet inflow opening. 1/9 to 8/9, preferably 3/9. 請求項1又は2に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記クロスジェット形成手段において、偏平状の高速エアの流れを形成するためのノズルプレートの上面は三方向を立上り面によって規制された平面流路に形成してあり、かつ前記高速エアの流れに沿う方向の立上り面は高速エアの流れ方向に平行に形成してあることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   3. The laser processing head according to claim 1, wherein, in the cross jet forming means, the upper surface of the nozzle plate for forming a flow of flat high-speed air is a flat flow path regulated in three directions by a rising surface. A laser processing head, wherein the rising surface in the direction along the flow of the high-speed air is formed in parallel with the flow direction of the high-speed air. 請求項3に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、前記ノズルプレートの前記平面流路に対する高速エアの吹出し口の断面形状は長穴状であって、この吹出し口の長手方向の寸法は、前記平行な立上り面の間隔にほぼ等しく、長手方向に対して直交する方向の幅寸法は、前記ノズルプレートの前記平面流路の約1/2であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   4. The laser processing head according to claim 3, wherein a cross-sectional shape of a high-speed air blowing port with respect to the planar flow path of the nozzle plate is a long hole, and a dimension in a longitudinal direction of the blowing port is equal to the parallel rising. A laser processing head characterized in that a width dimension in a direction substantially equal to a surface interval and perpendicular to a longitudinal direction is about ½ of the planar flow path of the nozzle plate. 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を下部に備えた開口ブロックの上部に、リング状のアパーチャを備え、前記開口ブロックに備えた半円形状の内面に対して、前記アパーチャの内周面は内側に突出した状態に備えられていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。   5. The laser processing head according to claim 1, wherein a ring-shaped aperture is provided on an upper part of the opening block provided with the cross jet forming means at a lower part, and a semicircular inner surface provided on the opening block. On the other hand, the laser processing head is characterized in that the inner peripheral surface of the aperture is provided in a state of protruding inward.
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