JP2022074931A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ加工装置の構成部品にスパッタが付着することによる不具合を抑える。【解決手段】第2吹出ノズル50は、吸込孔52と吹出孔51とを有する。第2吹出ノズル50は、レーザ加工ヘッド10の出射端よりも下流側で、レーザ光Lの出射方向と交差する方向に、吸込孔52から吸い込んだエアを吹出孔51から吹き出す。カバー60は、吸込孔52に対向して配置され、吸込孔52を覆っている。【選択図】図2
Description
本発明は、レーザ加工装置に関するものである。
特許文献1には、溶接ワイヤ送給部からワイヤガイド部を経て送給される溶接ワイヤの先端部に熱加工用ビームを照射して、ワーク(被溶接材)の溶接を行う溶接装置が開示されている。また、特許文献1には、ワイヤノズルの先端に複数の気体噴出口を設けた構成が開示されている。
ところで、従来の発明では、レーザ加工時に発生したスパッタやヒュームがワイヤノズルの気体噴出口に付着して、気体噴出口が詰まってしまうおそれがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザ加工装置の構成部品にスパッタが付着することによる不具合を抑えることにある。
第1の発明は、ワークの加工点にレーザ光を出射するレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置であって、エアを吸い込む吸込孔と、該吸込孔から吸い込んだエアを吹き出す吹出孔とを有し、前記レーザ加工ヘッドの出射端よりも下流側で、前記レーザ光の出射方向と交差する方向にエアを吹き出すブローノズルと、前記吸込孔に対向して配置され、該吸込孔を覆うカバーとを備えたことを特徴とする。
第1の発明では、ブローノズルは、吸込孔と吹出孔とを有する。ブローノズルは、レーザ加工ヘッドの出射端よりも下流側で、レーザ光の出射方向と交差する方向に、吸込孔から吸い込んだエアを吹出孔から吹き出す。カバーは、吸込孔に対向して配置され、吸込孔を覆っている。
このように、ブローノズルの吸込孔をカバーで覆うことで、吸込孔にスパッタが付着するのを抑えることができる。吸込孔が詰まらないようにすることで、ブローノズルからエアを吹き出すことができなくなるという不具合を抑えることができる。
第2の発明は、第1の発明において、前記ブローノズルから吹き出すエアの吹き出し角度を調整する調整機構を備え、前記カバーは、前記調整機構の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする。
第2の発明では、調整機構の少なくとも一部をカバーで覆うことで、調整用のボルト等にスパッタが付着するのを抑えることができる。これにより、調整機構のボルトが回らなくなるという不具合を抑えることができる。
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記カバーは、一対の側壁部と、前記側壁部同士を開閉可能に支持するヒンジ部と、前記側壁部同士を閉じた状態で固定する固定部とを有することを特徴とする。
第3の発明では、ヒンジ部によって、カバーの側壁部同士が開閉可能に支持される。固定部によって、カバーの側壁部同士が閉じた状態で固定される。
これにより、固定部を取り外し、カバーの側壁部を開くことで、レーザ加工装置から容易にカバーを取り外すことができる。
第4の発明は、第1乃至3の発明のうち何れか1つにおいて、前記レーザ加工ヘッドの出射端から前記レーザ光の出射方向に延びる筒状の部材で形成され、該出射方向の下流側に開口する吹出口からエアを吹き出すセンタノズルと、前記センタノズルに取り付けられ、前記ブローノズルを支持する支持部材とを備え、前記カバーは、前記支持部材の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする。
第4の発明では、センタノズルは、レーザ加工ヘッドの出射端からレーザ光の出射方向に延び、吹出口からエアを吹き出す。支持部材は、センタノズルに取り付けられ、ブローノズルを支持する。カバーは、支持部材の少なくとも一部を覆っている。
このように、支持部材の少なくとも一部をカバーで覆うことで、調整用のボルト等にスパッタが付着するのを抑えることができる。これにより、支持部材のボルトが回らなくなるという不具合を抑えることができる。
本発明によれば、レーザ加工装置の構成部品にスパッタが付着することによる不具合を抑えることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図1に示すように、レーザ加工装置1は、レーザ加工ヘッド10と、ワイヤ送給ユニット20と、エア供給部30と、シールドガス供給部35とを備える。
レーザ加工ヘッド10は、ワークWの加工点Pにレーザ光Lを出射する。レーザ加工ヘッド10は、コリメータレンズ11と、フォーカスレンズ12と、保護ガラス13とを有する。
コリメータレンズ11は、図示しないファイバで伝送されたレーザ光Lを平行化する。フォーカスレンズ12は、コリメータレンズ11で平行化されたレーザ光Lを集光する。保護ガラス13は、レーザ加工ヘッド10内部に異物が侵入するのを抑える。
ワイヤ送給ユニット20は、一対の送給ローラ22と、ワイヤ管23とを有する。送給ローラ22は、図示しない送給モータによって回転する。送給ローラ22は、溶接用のワイヤ21を加工点Pに向かって送給する。ワイヤ21の先端部は、チップ25に挿通される。チップ25は、ワイヤ送給ユニット20で送給されたワイヤ21を加工点Pに案内する。
シールドガスノズル36には、シールドガス管37が接続される。シールドガス管37には、シールドガス供給部35が接続される。シールドガスノズル36は、シールドガス供給部35から供給されたシールドガスを加工点Pに供給する。シールドガスにより、ワークWの酸化を抑える。
レーザ加工ヘッド10には、第1吹出ノズル15(センタノズル)が取り付けられる。第1吹出ノズル15は、レーザ加工ヘッド10の出射端からレーザ光Lの出射方向に延びる筒状の部材で形成される。第1吹出ノズル15は、出射方向の下流側に吹出口16が開口している。
第1吹出ノズル15は、筒状のキャップ部17を有する。キャップ部17は、第1吹出ノズル15の吹出口16に着脱可能に取り付けられる。これにより、キャップ部17にスパッタやヒュームが付着して汚れたり、キャップ部17が劣化した場合に、キャップ部17のみを取り外して交換やクリーニングをすれば良いので、メンテナンス性が向上する。
レーザ加工ヘッド10の出射端の側面には、第1継手14が接続される。第1継手14には、第1エア供給管31が接続される。第1エア供給管31には、エア供給部30が接続される。エア供給部30から供給されたエアは、第1継手14を介して、レーザ加工ヘッド10の内部を通って第1吹出ノズル15に供給される。第1吹出ノズル15は、吹出口16からワークWの加工点Pに向かってエアを吹き出す。
第1吹出ノズル15からレーザ光Lの出射方向に吹き出されたエアは、第1吹出ノズル15内に侵入しようとする、加工点Pで発生するスパッタやヒュームを、レーザ光Lの光軸上から吹き飛ばして除去する。これにより、スパッタやヒュームによるレーザ光Lの屈折又は焦点位置の変動を抑える。
第1吹出ノズル15の上流端には、保護板18が設けられる。保護板18は、径方向に張り出す円盤状に形成される。保護板18は、レーザ加工時に発生したスパッタやヒュームがレーザ加工ヘッド10に付着するのを抑える。
第1吹出ノズル15には、支持部材40が取り付けられる。支持部材40は、加工点P側の、第1吹出ノズル15の下部寄りの位置に配置される。支持部材40は、取付部41と、保持部42とを有する。
取付部41は、第1吹出ノズル15の外周面を把持する。取付部41は、第1吹出ノズル15に沿って移動させることで、ワークWとの距離を変更可能となっている。取付部41には、保持部42が取り付けられる。
保持部42は、レーザ光Lの光路に向かって、光路に交差するようにエアを吹き出す第2吹出ノズル50(ブローノズル)と、ワイヤ21を加工点Pに案内するチップ25と、シールドガスを加工点Pに供給するシールドガスノズル36とを保持する。第2吹出ノズル50は、第1吹出ノズル15の吹出口16よりも下流側に配置される。第2吹出ノズル50は、レーザ光Lの出射方向と交差する方向にエアを吹き出す。
第2吹出ノズル50から吹き出したエアは、第1吹出ノズル15から吹き出したエアに衝突し、第1吹出ノズル15から吹き出したエアを加工点Pから偏心させる。これにより、加工点Pの溶融部に悪影響を及ぼすことなく、スパッタやヒュームを吹き飛ばすとともに、溶融部から吹き上がるプルームを除去することができる。
言い換えると、溶融部から吹き上がるプルームが、第1吹出ノズル15から加工点Pに向かうレーザ光Lの光路から除去され、この光路内でのレーザ光Lの屈折や乱反射を抑制できる。
図2にも示すように、支持部材40の保持部42と、第2吹出ノズル50の吸込孔52と、調整機構45とは、カバー60で覆われる。なお、カバー60の具体的な構成については後述する。
図3に示すように、第2吹出ノズル50は、複数の吹出孔51と、複数の吸込孔52とを有する。複数の吹出孔51は、複数の第1吹出孔51aと、複数の第2吹出孔51bとを有する。複数の第1吹出孔51aは、第2エア供給管32を介してエア供給部30に連通し、レーザ光Lの光路に向かって開口する。複数の第2吹出孔51bは、レーザ光Lの光路に向かって開口する。
ここで、レーザ光Lの光路とは、第1吹出ノズル15を介してレーザ光Lの出射方向にレーザ光Lが出射され、第1吹出ノズル15の吹出口16と加工点Pとの間に形成される光路である。
第1吹出孔51aは、第2吹出孔51bよりもエアを吹き出す吹出口の径が小さく、複数の第2吹出孔51bの近傍にそれぞれ配置される。複数の吸込孔52は、第2吹出ノズル50の側壁に開口するとともに、複数の第2吹出孔51bにそれぞれ連通する。
カバー60の側壁部61は、吸込孔52に対向して配置される。第2吹出ノズル50の吸込孔52をカバー60で覆うことで、吸込孔52にスパッタが付着するのを抑えることができる。
図1に示すように、第2吹出ノズル50には、第2継手53が接続される。第2継手53には、第2エア供給管32が接続される。第2エア供給管32には、エア供給部30が接続される。エア供給部30から供給されたエアは、第2継手53を介して、第2吹出ノズル50の内部を通って複数の第1吹出孔51aから吹き出される。
このとき、エア供給部30から供給されるエアが第1吹出孔51aから吹き出されることにより、第1吹出孔51aからレーザ光Lの光路に向かって吹き出されるエアの流れによって、第2吹出孔51bに連通する吸込孔52に負圧が発生する。これにより、第2吹出ノズル50の周辺のエアが吸込孔52から吸い込まれ、第2吹出孔51bから吹き出される。
言い換えると、エア供給部30から複数の第1吹出孔51aに供給されるエアの流量に、複数の吸込孔52の周辺から吸い込まれて複数の第2吹出孔51bからそれぞれ吹き出されるエアの流量がそれぞれ加算されるように、エアがレーザ光Lの光路側に向かって、光路に交差するように吹き出される。
図4に示すように、支持部材40は、調整機構45を有する。支持部材40は、調整機構45を介して第2吹出ノズル50を支持する。調整機構45は、水平位置調整部46と、上下位置調整部47と、角度調整部55とを有する。
水平位置調整部46は、支持部材40の保持部42に対して水平方向に移動可能に取り付けられる。水平位置調整部46は、締結ボルト59によって、保持部42に固定される。
上下位置調整部47は、保持部42に対して上下方向に移動可能に取り付けられる。上下位置調整部47は、締結ボルト59によって、保持部42に固定される。
水平位置調整部46及び上下位置調整部47の位置を調整することで、第2吹出ノズル50から吹き出されるエアの吹き出し位置を変更することができる。
図5に示すように、角度調整部55は、保持部42に取り付けられた基台部56と、基台部56に対して第2吹出ノズル50を締結する締結ボルト57とを有する。第2吹出ノズル50は、締結ボルト57を緩めた状態で、締結ボルト57を中心に上下方向又は左右方向に回動させることで、エアの吹き出し角度を調整可能となっている。
第2吹出ノズル50には、ストッパボルト58が設けられる。ストッパボルト58は、上下方向に間隔をあけて配置される。ストッパボルト58の先端部は、上下位置調整部47のストッパ面48に当接する。ストッパボルト58の突出量を調整し、ストッパボルト58をストッパ面48に当接させることで、第2吹出ノズル50の姿勢(エアの吹き出し角度)を位置決めすることができる。第2吹出ノズル50は、締結ボルト57を締め付けることで、所定の姿勢で保持される。
これにより、レーザ加工ヘッド10の姿勢に応じて第2吹出ノズル50の姿勢(エアの吹き出し角度)を調整することで、第2吹出ノズル50からワークW側に向かうエアの流れを抑制し、ワークWの溶融部を避ける方向(ワークWの溶融部と平行な方向)にエアを吹き出すことができる。
図2及び図3に示すように、第2吹出ノズル50と、調整機構45とは、カバー60で覆われる。具体的に、第2吹出ノズル50のストッパボルト58がカバー60で覆われる。これにより、ストッパボルト58に溶融したスパッタが付着して回らなくなるという不具合を抑えることができる。
調整機構45は、水平位置調整部46、上下位置調整部47、及び角度調整部55を有する。水平位置調整部46、上下位置調整部47、及び角度調整部55は、カバー60で覆われる。
水平位置調整部46は、水平位置が調整された後で締結ボルト59により固定される。上下位置調整部47は、上下位置が調整された後で締結ボルト59により固定される。水平位置調整部46及び上下位置調整部47の締結ボルト59がカバー60で覆われる。これにより、水平位置及び上下位置調整用の締結ボルト59にスパッタが付着して回らなくなるという不具合を抑えることができる。
角度調整部55は、第2吹出ノズル50を所定の姿勢で保持する締結ボルト57を有する。角度調整部55の締結ボルト57がカバー60で覆われる。これにより、角度調整用の締結ボルト57にスパッタが付着して回らなくなるという不具合を抑えることができる。
〈カバーの構成〉
図6及び図7に示すように、カバー60は、一対の側壁部61と、ヒンジ部65と、固定部70とを有する。
図6及び図7に示すように、カバー60は、一対の側壁部61と、ヒンジ部65と、固定部70とを有する。
一対の側壁部61は、第2吹出ノズル50を挟んで対向して配置される。側壁部61は、支持部材40の保持部42と、第2吹出ノズル50の側壁に配置される吸込孔52と、調整機構45とを覆っている(図2及び図3参照)。
側壁部61は、吸込孔52との間に隙間を存して配置される。第2吹出ノズル50の周辺のエアは、カバー60との隙間を通って吸込孔52から吸い込まれる。
側壁部61の第2吹出ノズル50側の端縁部には、第1屈曲部61aが設けられる。第1屈曲部61aは、第2吹出ノズル50の吹出孔51側に向かって側壁部61を折り曲げることで形成される。第1屈曲部61aは、第2吹出ノズル50の吹出孔51の手前側の位置まで延びる。これにより、第2吹出ノズル50から吹き出されたエアが、カバー60における、一対の側壁部61の第1屈曲部61a同士の隙間を通って、レーザ光Lの光路に向かって交差するように吹き出される。
側壁部61の上縁部には、第2屈曲部61bが設けられる。第2屈曲部61bは、水平位置調整部46に向かって側壁部61を折り曲げることで形成される。第2屈曲部61bは、上方から見て水平位置調整部46に重なり合う位置まで延びる。これにより、水平位置調整部46の上部に第2屈曲部61bを引っ掛けてカバー60を支持することができる(図2参照)。
側壁部61における第1屈曲部61aとは反対側の端縁部には、第3屈曲部61cが設けられる。第3屈曲部61cは、一対の側壁部61のうち一方に設けられる。第3屈曲部61cには、ヒンジ部65が取り付けられる。
ヒンジ部65は、一対の羽根部66と、ヒンジ軸67と、取付ネジ68とを有する。一対の羽根部66は、取付ネジ68によって、一対の側壁部61にそれぞれ取り付けられる。このとき、一対の羽根部66のうち一方は、側壁部61の第3屈曲部61cに取り付けられる。一対の側壁部61は、ヒンジ部65のヒンジ軸67を中心に開閉可能に支持される。
固定部70は、支柱71と、固定ネジ72とを有する。支柱71は、一対の側壁部61の間に配置される。支柱71の両端部は、一対の側壁部61の内壁面に当接される。支柱71の両端部には、雌ネジ部が形成される。一対の側壁部61における支柱71が当接する位置には、挿通孔62が形成される。固定ネジ72は、側壁部61の挿通孔62を挿通して支柱71の雌ネジ部に締結される。これにより、側壁部61同士を閉じた状態でカバー60が固定される(図6参照)。
一方、固定ネジ72を取り外すことで、カバー60の側壁部61を開いた状態とすることができる(図7参照)。これにより、レーザ加工装置1から容易にカバー60を一体的に取り外すことができる。
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
本実施形態では、支持部材40の調整機構45をカバー60で覆うようにしたが、この形態に限定するものではない。例えば、支持部材40の取付部41と保持部42との間に設けられた複数のネジについても、同様にカバー60で覆うようにすればよい。
本実施形態では、第2吹出ノズル50、チップ25、シールドガスノズル36を、支持部材40を介して第1吹出ノズル15に支持する構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、第2吹出ノズル50を、第1吹出ノズル15とは別の部材に支持するようにしてもよい。
以上説明したように、本発明は、レーザ加工装置の構成部品にスパッタが付着することによる不具合を抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
1 レーザ加工装置
10 レーザ加工ヘッド
15 第1吹出ノズル(センタノズル)
16 吹出口
40 支持部材
50 第2吹出ノズル(ブローノズル)
51 吹出孔
51a 第1吹出孔
51b 第2吹出孔
52 吸込孔
55 角度調整部(調整機構)
60 カバー
61 側壁部
65 ヒンジ部
70 固定部
L レーザ光
P 加工点
W ワーク
10 レーザ加工ヘッド
15 第1吹出ノズル(センタノズル)
16 吹出口
40 支持部材
50 第2吹出ノズル(ブローノズル)
51 吹出孔
51a 第1吹出孔
51b 第2吹出孔
52 吸込孔
55 角度調整部(調整機構)
60 カバー
61 側壁部
65 ヒンジ部
70 固定部
L レーザ光
P 加工点
W ワーク
Claims (4)
- ワークの加工点にレーザ光を出射するレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置であって、
エアを吸い込む吸込孔と、該吸込孔から吸い込んだエアを吹き出す吹出孔とを有し、前記レーザ加工ヘッドの出射端よりも下流側で、前記レーザ光の出射方向と交差する方向にエアを吹き出すブローノズルと、
前記吸込孔に対向して配置され、該吸込孔を覆うカバーとを備えた
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1において、
前記ブローノズルから吹き出すエアの吹き出し角度を調整する調整機構を備え、
前記カバーは、前記調整機構の少なくとも一部を覆っている
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1又は2において、
前記カバーは、
一対の側壁部と、
前記側壁部同士を開閉可能に支持するヒンジ部と、
前記側壁部同士を閉じた状態で固定する固定部とを有する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1乃至3のうち何れか1つにおいて、
前記レーザ加工ヘッドの出射端から前記レーザ光の出射方向に延びる筒状の部材で形成され、該出射方向の下流側に開口する吹出口からエアを吹き出すセンタノズルと、
前記センタノズルに取り付けられ、前記ブローノズルを支持する支持部材とを備え、
前記カバーは、前記支持部材の少なくとも一部を覆っている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
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JP2020185370A JP2022074931A (ja) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | レーザ加工装置 |
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