JP2023124356A - Laser processing device - Google Patents

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JP2023124356A JP2022028080A JP2022028080A JP2023124356A JP 2023124356 A JP2023124356 A JP 2023124356A JP 2022028080 A JP2022028080 A JP 2022028080A JP 2022028080 A JP2022028080 A JP 2022028080A JP 2023124356 A JP2023124356 A JP 2023124356A
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滉隼 石野
Kojun Ishino
大生 新原
Daiki Niihara
伴哉 荒木
Tomoya Araki
遼 村瀬
Ryo Murase
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Abstract

To provide a laser processing device that comprises a large-area optical system and having a comparatively large-size nozzle port, which can supply high-speed assist gas with a simple structure.SOLUTION: A processing head 3 has, at a tip side, a nozzle part 9 whose inner wall portion reduces in diameter toward a nozzle port 10, and airtightly has, at a base end side, a gas purge area 11 opening to the nozzle part 9 side, and comprises a slit-like jetting port 13, positioned at a base end portion of the nozzle part 9, through which gas is flown at a high speed along an inner wall surface of the nozzle part 9 toward the nozzle port 10. An assist gas supply mechanism 5 includes a first gas supply part 12 that supplies first assist gas in a positive pressure state to the gas purge area 11 and a second gas supply part 15 that supplies second assist gas to the jetting port 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、加工物に対してアシストガスを噴射してデブリの排出や加工部の冷却を行うレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that jets an assist gas to a workpiece to discharge debris and cool a processed portion.

例えば金属等の加工物に対する切断、穴あけ、溶接、表面マーキング加工などを行うためのレーザ加工装置が知られている。この種のレーザ加工装置は、レーザ発振器、光学系、加工ヘッド等を備え、レーザ発振器から出力されたレーザ光を光学系を介して加工ヘッド導き、ノズル口から加工物に照射する。また、これと共に、加工ヘッドのノズル口からレーザ光と同軸にアシストガスを噴射し、デブリの排出や加工部分の冷却を行うように構成されている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Laser processing apparatuses are known for performing cutting, drilling, welding, surface marking processing, and the like on workpieces such as metals. This type of laser processing apparatus includes a laser oscillator, an optical system, a processing head, etc. A laser beam output from the laser oscillator is guided through the optical system to the processing head, and is irradiated onto a workpiece from a nozzle port. Along with this, an assist gas is jetted coaxially with the laser beam from the nozzle port of the processing head to discharge debris and cool the processed portion (see, for example, Patent Document 1).

ところで、例えば加工物のマーキング加工や溝加工等を行うレーザ加工装置においては、光学系にガルバノスキャナ及びfθレンズを組み合わせた、例えば20φ以上の大面積光学系を備えるものがある。この場合、加工ヘッドの先端のノズル口の開口径も大きくなるため、アシストガスの流速を十分に高くすることができない事情がある。そのため、特許文献1では、ノズルの先端部に、レーザ光が出力される口の周囲に別にガス噴出用の口を設けた、いわゆる二重ノズルを採用するようにしている。 By the way, some laser processing apparatuses for marking, grooving, etc. of a workpiece are provided with a large-area optical system of, for example, 20φ or more, which is a combination of a galvanometer scanner and an fθ lens in the optical system. In this case, since the opening diameter of the nozzle port at the tip of the processing head also becomes large, there is a situation in which the flow velocity of the assist gas cannot be increased sufficiently. For this reason, in Patent Document 1, a so-called double nozzle is adopted in which an opening for ejecting gas is separately provided around the opening from which the laser beam is output at the tip of the nozzle.

特開平7-223086号公報JP-A-7-223086

ところが、上記のように、二重ノズルを設けるものでは、ノズルの構成が複雑となると共に、高速で噴出されるアシストガスによって、その内側に負圧領域が形成されてしまう。この負圧領域の形成によって、加工点からノズルの中心部の噴射中央部に上昇気流が発生し、デブリ等の噴出物のノズル内部への巻き込みの不具合がある。この噴出物の巻き込みにより、光学部品の汚損やレーザ出力の減衰といった問題が発生する。また、噴射位置ごとの流速のむらが発生する問題点もある。尚、主アシストガスに加えて、主アシストガスの周囲に側方から補助アシストガスを噴射するものもあるが、レーザ光と同軸上に高速でアシストガスを噴射する場合と比べて、加工品質の低下を招いてしまう。 However, as described above, when the double nozzles are provided, the structure of the nozzles becomes complicated, and a negative pressure region is formed inside the nozzles by the assist gas jetted at high speed. Due to the formation of this negative pressure region, an ascending air current is generated from the processing point to the central part of the injection at the center of the nozzle, and there is a problem that ejected matter such as debris is caught inside the nozzle. Problems such as fouling of optical parts and attenuation of laser output occur due to the entrainment of the ejected matter. In addition, there is also the problem of non-uniformity in the flow velocity for each injection position. In addition to the main assist gas, there is also a method in which the auxiliary assist gas is injected from the side around the main assist gas. lead to a decline.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、大面積の光学系を備えノズル口が比較的大型となるものにあっても、簡単な構成で高速のアシストガスを供給することが可能なレーザ加工装置を提供するにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to supply a high-speed assist gas with a simple structure even in a device having a large-area optical system and a relatively large nozzle port. To provide a laser processing apparatus capable of

上記目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置(1)は、レーザ発振器(2)からのレーザ光(L)を、光学系(4)を通して加工ヘッド(3)の先端のノズル口(10)から照射すると共に、アシストガス供給機構(5)により、前記ノズル口からアシストガス(A)をレーザ光と同軸に噴射するものであって、前記加工ヘッドは、先端側に、内壁部が前記ノズル口に向けて縮径するノズル部(9)を有すると共に、基端側に、前記ノズル部側に開口するガスパージエリア(11)を気密状に有し、前記ノズル部の基端部に位置してガスを該ノズル部の内壁面に沿って前記ノズル口に向けて高速で流すスリット状の噴出口(13)を備え、前記アシストガス供給機構は、前記ガスパージエリアに第1のアシストガスを正圧状態で供給する第1のガス供給部(12)と、前記噴出口に第2のアシストガスを供給する第2のガス供給部(15)とを含んでいる。 In order to achieve the above object, the laser processing apparatus (1) of the present invention transmits a laser beam (L) from a laser oscillator (2) through an optical system (4) to a nozzle port ( 10), and an assist gas supply mechanism (5) injects the assist gas (A) from the nozzle port coaxially with the laser beam. It has a nozzle portion (9) whose diameter is reduced toward the nozzle port, and has an airtight gas purge area (11) on the base end side that opens toward the nozzle portion side. A slit-shaped ejection port (13) is positioned to flow gas along the inner wall surface of the nozzle portion toward the nozzle port at high speed, and the assist gas supply mechanism supplies the first assist gas to the gas purge area. in a positive pressure state, and a second gas supply unit (15) for supplying a second assist gas to the ejection port.

上記構成によれば、レーザ光は、レーザ発振器から光学系を通して加工ヘッドの先端のノズル口から加工物に照射される。これと共に、アシストガス供給機構により、ノズル口からアシストガスがレーザ光と同軸に噴射される。このとき、アシストガス供給機構のうち、第2のガス供給部により比較的高圧で供給された第2のアシストガスは、ノズル部の基端部のスリット状の噴出口から、ノズル部の内壁面に沿ってノズル口に向けて高速で噴射される。併せて、ガスパージエリアには、第1のアシストガスが第1のガス供給部により正圧で供給されている。 According to the above configuration, the laser beam is emitted from the laser oscillator through the optical system and irradiated onto the workpiece from the nozzle port at the tip of the machining head. Along with this, the assist gas is injected coaxially with the laser beam from the nozzle port by the assist gas supply mechanism. At this time, the second assist gas supplied at a relatively high pressure from the second gas supply section of the assist gas supply mechanism is supplied from the slit-shaped ejection port at the base end of the nozzle section to the inner wall surface of the nozzle section. is jetted at high speed toward the nozzle port along the In addition, a first assist gas is supplied to the gas purge area at a positive pressure by a first gas supply section.

ここで、大面積の光学系を備える場合には、ノズル口の開口径も大きくなる事情があるが、第2のアシストガスがノズル口の内側の外周寄り部分を高速で流れることにより、その内側部が負圧になり、ノズル部内に連通しているガスパージエリア内の第1のアシストガスを引き込むようになる。ガスパージエリア内の第1のアシストガスを正圧で保持することにより、負圧領域に第1のアシストガスを積極的に導入できる。これにて、第1及び第2のアシストガスが混合された状態のアシストガスが、レーザ光と同軸に比較的高速でノズル口から噴出される。これにより、ノズル内部の不安定な負圧領域を解消しつつ、第1のアシストガスを積極的に引き込んだ安定的な噴射が可能となる。結果として、ノズル内部のガス流速の均一化が図られると共に、負圧領域の形成に伴う上記不具合を解消することができる。従って、大面積の光学系を備えノズル口が比較的大型となるものにあっても、簡単な構成で高速のアシストガスを供給することが可能となり、ひいては高品質のレーザ加工が可能となる。 Here, when an optical system with a large area is provided, there is a circumstance that the opening diameter of the nozzle port also becomes large. becomes a negative pressure, drawing in the first assist gas in the gas purge area communicating with the inside of the nozzle. By maintaining the positive pressure of the first assist gas in the gas purge area, the first assist gas can be actively introduced into the negative pressure area. As a result, the assist gas in which the first and second assist gases are mixed is ejected coaxially with the laser beam from the nozzle port at a relatively high speed. This makes it possible to eliminate the unstable negative pressure region inside the nozzle and to perform stable injection by positively drawing in the first assist gas. As a result, the gas flow velocity inside the nozzle can be made uniform, and the problems associated with the formation of the negative pressure region can be eliminated. Therefore, even if the laser has a large-area optical system and a relatively large nozzle port, it is possible to supply a high-speed assist gas with a simple structure, thereby enabling high-quality laser processing.

一実施形態を示すもので、レーザ加工装置の全体構成を概略的に示す図The figure which shows one Embodiment and shows roughly the whole structure of a laser processing apparatus. 加工ヘッド部分を示す図Diagram showing the processing head 加工ヘッドの内部構成を概略的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing the internal configuration of the processing head

(一実施形態)
以下、一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、例えば金属板からなるワークWに対して、表面のマーキング加工を行う場合を具体例として説明する。図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置1の全体構成を概略的に示している。このレーザ加工装置1は、周知のレーザ発振器2、加工ヘッド3、前記レーザ発振器2から出力されたレーザ光を前記加工ヘッド3に導く光学系4とを備えている。また、前記ワークWに対してアシストガスGを噴射するアシストガス供給機構5を備えている。尚、図示はしないが、ワークWに対し前記加工ヘッド3を相対的に移動させるための移動機構も設けられている。
(one embodiment)
An embodiment will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a specific example will be described in which the surface of a work W made of a metal plate is subjected to marking processing. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a laser processing apparatus 1 according to this embodiment. This laser processing apparatus 1 includes a well-known laser oscillator 2 , a processing head 3 , and an optical system 4 that guides laser light output from the laser oscillator 2 to the processing head 3 . Further, an assist gas supply mechanism 5 for injecting an assist gas G to the work W is provided. Although not shown, a moving mechanism for moving the machining head 3 relative to the work W is also provided.

前記光学系4は、レーザ光Lの光路を折曲げるためのミラー4aを備えると共に、加工ヘッド3の基端側である上部に位置して、ガルバノスキャナ6及びfθレンズ7を備えている。これにて、光学系4は大面積光学系とされている。尚、大面積光学系とは、例えばレンズの直径が20mmφ以上の光学系をいう。前記ガルバノスキャナ6は、コンピュータを含んで構成される制御装置8により制御される。また、前記制御装置8は、レーザ加工装置1全体を制御するように構成されている。 The optical system 4 includes a mirror 4a for bending the optical path of the laser beam L, and is positioned above the processing head 3 on the base end side and includes a galvanometer scanner 6 and an fθ lens 7 . Thus, the optical system 4 is a large-area optical system. The large-area optical system means an optical system having a lens diameter of 20 mmφ or more, for example. The galvanometer scanner 6 is controlled by a control device 8 including a computer. Further, the control device 8 is configured to control the laser processing device 1 as a whole.

ここで、前記加工ヘッド3について、図2及び図3も参照して詳述する。図2に示すように、加工ヘッド3は、例えば円筒状のボディ3aを備え、そのボディ3a内の上部に、上記した光学系4を構成するガルバノスキャナ6及びfθレンズ7が組込まれている。前記ボディ3aの先端部である下端部には、ノズル部9が設けられている。このノズル部9の底面部には、レーザ光L及びアシストガスGを噴射するノズル口10が設けられている。この場合、ノズル口10についても、レーザ光Lの走査のため比較的大形、例えば直径が8mmφ以上に構成されている。 Here, the processing head 3 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 as well. As shown in FIG. 2, the processing head 3 has, for example, a cylindrical body 3a, and a galvanometer scanner 6 and an f.theta. A nozzle portion 9 is provided at the lower end portion, which is the tip portion of the body 3a. A nozzle port 10 for injecting the laser beam L and the assist gas G is provided on the bottom surface of the nozzle portion 9 . In this case, the nozzle port 10 is also relatively large for scanning with the laser beam L, for example, the diameter is 8 mmφ or more.

さて、図2、図3にも示すように、前記ボディ3内の、前記fθレンズ7と前記ノズル部9との間には、ガスパージエリア11が設けられている。このガスパージエリア11は、ノズル部9側に開口していると共に、その周壁部に1個又は複数個の供給口11aを有しており、ノズル部9側以外にガスの漏れの生じることのない気密状に構成されている。図1に示すように、このガスパージエリア11の供給口11aは、第1のガス供給部12に接続されており、第1のガス供給部12から、第1のアシストガスが正圧で供給されるようになっている。第1のアシストガスとしては、例えばヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガスが採用されている。 As also shown in FIGS. 2 and 3, a gas purge area 11 is provided between the f.theta. The gas purge area 11 is open to the nozzle portion 9 side and has one or more supply ports 11a on its peripheral wall portion, so that the gas does not leak to any part other than the nozzle portion 9 side. It is airtightly configured. As shown in FIG. 1, the supply port 11a of the gas purge area 11 is connected to the first gas supply section 12, and the first assist gas is supplied from the first gas supply section 12 at positive pressure. It has become so. An inert gas such as helium gas or argon gas is used as the first assist gas.

図3に示すように、前記ノズル部9は、その内壁面が、図で上端部から前記ノズル口10に向けて全体として縮径する形状、この場合テーパ面状に構成されている。ノズル部9の上端部は、前記ガスパージエリア11に連通するように円形に開口している。そして、このノズル部9には、基端側即ち上部寄り部位に位置して、ノズル部9内に第2のアシストガスを高速で流すためのスリット状の噴出口13が全周に渡って設けられている。この噴出口13は、ノズル部9の内壁面のテーパに沿うような下向きに設けられており、例えば図で左右両端の2箇所に設けられた供給口14に連通している。 As shown in FIG. 3, the inner wall surface of the nozzle portion 9 is configured to have a tapered shape in this case, in which the diameter of the inner wall surface of the nozzle portion 9 decreases from the upper end toward the nozzle port 10 as a whole. The upper end of the nozzle portion 9 has a circular opening so as to communicate with the gas purge area 11 . The nozzle portion 9 is provided with a slit-shaped ejection port 13 located on the base end side, i.e., near the upper portion thereof, over the entire circumference thereof for allowing the second assist gas to flow into the nozzle portion 9 at high speed. It is The ejection port 13 is provided downward along the taper of the inner wall surface of the nozzle portion 9, and communicates with, for example, two supply ports 14 provided at both the left and right ends in the figure.

このとき、図3に示すように、ノズル部9は、軸方向つまり上下方向に2つの部品9a、9bを突き合わせて連結することにより構成され、それらの突き合わせ部分に位置して前記噴出口13及び供給口14が構成されるようになっている。図1に示すように、前記2つの供給口14は、第2のガス供給部15に接続されており、第2のガス供給部15から、第2のアシストガスが高圧、例えば0.1MPa以上の圧力で供給されるようになっている。第2のアシストガスとしては、前記第1のアシストガスとは異なる種類の不活性ガス例えば窒素ガスが採用されている。 At this time, as shown in FIG. 3, the nozzle portion 9 is configured by connecting two parts 9a and 9b in the axial direction, that is, in the vertical direction. A supply port 14 is configured. As shown in FIG. 1, the two supply ports 14 are connected to a second gas supply section 15, and the second assist gas is supplied from the second gas supply section 15 at a high pressure, for example, 0.1 MPa or higher. is supplied at a pressure of As the second assist gas, an inert gas such as nitrogen gas, which is different from the first assist gas, is used.

これにて、第2のアシストガスが、第2のガス供給部15から供給口14に高圧で供給され、スリット状の噴出口13から下向き即ち図3で矢印A2方向に高速で噴出される。その第2のアシストガスは、ノズル部9の内壁面に沿って高速で流れ、ノズル口10からワークWの加工位置に向けて噴射される。前記ガスパージエリア11、第1のガス供給部12、噴出口13、第2のガス供給部15等から、アシストガス供給機構5が構成されている。尚、詳しく図示はしないが、レーザ発振器2、第1のガス供給部12、第2のガス供給部15も、前記制御装置8により制御される。 As a result, the second assist gas is supplied from the second gas supply unit 15 to the supply port 14 at high pressure, and ejected from the slit-shaped ejection port 13 downward, that is, in the direction of arrow A2 in FIG. 3 at high speed. The second assist gas flows along the inner wall surface of the nozzle portion 9 at high speed and is jetted from the nozzle port 10 toward the processing position of the workpiece W. As shown in FIG. An assist gas supply mechanism 5 is composed of the gas purge area 11, the first gas supply section 12, the ejection port 13, the second gas supply section 15, and the like. Although not shown in detail, the laser oscillator 2, the first gas supply unit 12, and the second gas supply unit 15 are also controlled by the controller 8.

次に、上記構成のレーザ加工装置1の作用について述べる。レーザ加工装置1において、ワークWの表面マーキング加工を行う場合、制御装置8は、レーザ発振器2を駆動すると共に、ガルバノスキャナ6を制御する。これにより、図1に示すように、レーザ発振器2から出力されたレーザ光Lは、光学系4を通して、加工ヘッド3のノズル口10からワークWに対して照射され、所定のマーキングが行われる。これと共に、制御装置8は、第1のガス供給部12及び第2のガス供給部15を駆動制御し、アシストガス供給機構5により、ノズル口10からアシストガスAがレーザ光Lと同軸に噴射される。 Next, the operation of the laser processing apparatus 1 having the above configuration will be described. In the laser processing apparatus 1 , when performing the surface marking processing of the work W, the control device 8 drives the laser oscillator 2 and controls the galvanometer scanner 6 . As a result, as shown in FIG. 1, the laser beam L emitted from the laser oscillator 2 passes through the optical system 4 and is irradiated onto the work W from the nozzle port 10 of the processing head 3 to perform predetermined marking. At the same time, the control device 8 drives and controls the first gas supply unit 12 and the second gas supply unit 15, and the assist gas supply mechanism 5 injects the assist gas A coaxially with the laser beam L from the nozzle port 10. be done.

これにより、ワークWの加工部分にアシストガスAが吹付けられ、発生したデブリの排出やワークWの加工部分の冷却が行われる。このとき、具体的には、図3に示すように、第2のガス供給部15により加工ヘッド3の供給口14に比較的高圧で供給された第2のアシストガスが、ノズル部9のスリット状の噴出口13から、ノズル部9の内壁面に沿って矢印A2方向に高速で流れ、ノズル口10から下方に向けて高速で噴射される。併せて、加工ヘッド3内のガスパージエリア11には、第1のガス供給部12から第1のアシストガスが正圧で供給されている。 As a result, the assist gas A is sprayed onto the processed portion of the work W, and the generated debris is discharged and the processed portion of the work W is cooled. At this time, specifically, as shown in FIG. It flows at high speed in the direction of the arrow A2 along the inner wall surface of the nozzle portion 9 from the shaped ejection port 13, and is jetted downward from the nozzle port 10 at high speed. At the same time, the gas purge area 11 in the processing head 3 is supplied with the first assist gas at a positive pressure from the first gas supply section 12 .

ここで、ガルバノスキャナ6及びfθレンズ7といった大面積の光学系4を備える場合には、ノズル口10の開口径も大きくなる事情がある。ところが、図3に示すように、第2のアシストガスがノズル口10の内側の外周寄り部分を矢印A2方向に高速で流れることにより、その内側部が負圧になり、ノズル部9内に連通しているガスパージエリア11内の第1のアシストガスを、矢印A1方向に引き込むようになる。ガスパージエリア11内の第1のアシストガスが正圧で保持されていることにより、負圧領域に第1のアシストガスを積極的に導入することができる。 Here, when the large-area optical system 4 such as the galvanometer scanner 6 and the fθ lens 7 is provided, the opening diameter of the nozzle port 10 is also increased. However, as shown in FIG. 3, the second assist gas flows at high speed in the direction of the arrow A2 in the inner peripheral portion of the nozzle port 10, so that the inner portion becomes negative pressure and communicates with the inside of the nozzle portion 9. The first assist gas in the gas purge area 11 is drawn in the arrow A1 direction. By maintaining the positive pressure of the first assist gas in the gas purge area 11, the first assist gas can be positively introduced into the negative pressure area.

これにて、第1及び第2のアシストガスが混合された状態のアシストガスAが、レーザ光Lと同軸に比較的高速でノズル口10から噴出され、ワークWの加工部分に高速で吹付けられるようになる。従って、アシストガスAによるデブリの排出や加工部分の冷却が効果的に行われる。この場合、ノズル部9の内部の不安定な負圧領域を解消しつつ、第1のアシストガスを積極的に引き込んだ安定的な噴射が可能となる。結果として、ノズル部9の内部のガス流速の均一化が図られると共に、負圧領域の形成に伴うデブリ等の噴出物のノズル部9の内部への巻き込み等の不具合を解消することができる。 As a result, the assist gas A in which the first and second assist gases are mixed is ejected from the nozzle port 10 coaxially with the laser beam L at a relatively high speed, and sprayed onto the processed portion of the workpiece W at a high speed. will be available. Therefore, the ejection of debris and the cooling of the machined portion by the assist gas A are effectively performed. In this case, it is possible to eliminate the unstable negative pressure region inside the nozzle portion 9 and to perform stable injection by positively drawing in the first assist gas. As a result, the gas flow velocity inside the nozzle portion 9 can be made uniform, and problems such as entrainment of ejected matter such as debris into the inside of the nozzle portion 9 due to the formation of the negative pressure region can be eliminated.

このように本実施形態によれば、加工ヘッド3に、ノズル部9側に開口するガスパージエリア11を気密状に設け、第1のアシストガスを正圧状態で供給すると共に、ノズル部9に設けられたスリット状の噴出口13から、第2のアシストガスを該ノズル部9の内壁面に沿ってノズル口10に向けて高速で流す構成とした。これにより、大面積の光学系4を備えノズル口10が比較的大型となるものにあっても、簡単な構成で高速のアシストガスAを供給することが可能となり、ひいては高品質のレーザ加工が可能となるという優れた効果を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the processing head 3 is airtightly provided with the gas purge area 11 opening on the nozzle portion 9 side, and the first assist gas is supplied in a positive pressure state. The second assist gas is caused to flow along the inner wall surface of the nozzle portion 9 toward the nozzle port 10 at a high speed from the slit-shaped ejection port 13 provided. As a result, even when the optical system 4 has a large area and the nozzle port 10 is relatively large, it is possible to supply the assist gas A at a high speed with a simple structure, which in turn enables high-quality laser processing. It is possible to obtain an excellent effect.

特に本実施形態では、前記ノズル部9を構成する、2つの部品9a、9bを突き合わせてスリット状の噴出口13を形成するように構成した。これにより、スリット状の噴出口13を容易に形成することができ、部品9a、9bの交換によって噴出口13の形状や隙間寸法などを容易に変更することが可能となる。また、部品9bの交換によって、ノズル部9の内壁面の形状、例えばテーパの角度等も容易に変更することができる。噴出口のスリット幅の調整によって、アシストガスの流速の調整も容易となる。 In particular, in this embodiment, the two parts 9a and 9b that constitute the nozzle portion 9 are butted together to form the slit-shaped ejection port 13. As shown in FIG. As a result, the slit-shaped ejection port 13 can be easily formed, and the shape of the ejection port 13 and the size of the gap can be easily changed by exchanging the parts 9a and 9b. Also, by replacing the part 9b, the shape of the inner wall surface of the nozzle portion 9, for example, the taper angle, etc., can be easily changed. Adjustment of the slit width of the ejection port also facilitates adjustment of the flow velocity of the assist gas.

また、本実施形態では、前記第1のガス供給部12と第2のガス供給部15とを、別の種類のアシストガスを供給することが可能となるように構成した。この構成により、第1のアシストガスと、第2のアシストガスとを使い分けることができる。本実施形態では、例えば、より多く使用する第2のアシストガスに、比較的安価な窒素ガスを採用し、第1のアシストガスに、コストが比較的高いが冷却等の効果が高いヘリウムガスを採用した。これにより、アシストガス全体としてのコストを抑制しながら、高品質の加工を行うことが可能となる。 Further, in this embodiment, the first gas supply section 12 and the second gas supply section 15 are configured to be able to supply different types of assist gas. With this configuration, the first assist gas and the second assist gas can be selectively used. In this embodiment, for example, nitrogen gas, which is relatively inexpensive, is used as the second assist gas, which is used more frequently, and helium gas, which is relatively expensive but has a high cooling effect, is used as the first assist gas. adopted. As a result, high-quality processing can be performed while suppressing the cost of the assist gas as a whole.

(他の実施形態)
以下、図示は省略するが、いくつかの他の実施形態について述べる。上記実施形態では、第1のアシストガスと第2のアシストガスとを別の種類のガスとしたが、第1のガス供給部と第2のガス供給部とを、同じ種類のガスが供給されるように構成することができる。これによれば、使用すべきアシストガスを1種類で済ませることができ、2種類のガスを用いる場合と比べて、構成の簡単化を図ることができる。アシストガスの種類としても、上記した以外にも二酸化炭素など各種の不活性ガスを採用することができる。
(Other embodiments)
Although illustration is omitted, several other embodiments will be described below. In the above embodiment, different types of gases are used as the first assist gas and the second assist gas, but the same type of gas is supplied to the first gas supply section and the second gas supply section. can be configured as According to this, only one kind of assist gas can be used, and the configuration can be simplified as compared with the case where two kinds of gases are used. As the type of assist gas, various inert gases such as carbon dioxide can be employed in addition to those described above.

また、エアクーラなどで冷却した第1のアシストガスを、ガスパージエリアに供給する構成とすることもでき、これよれば、加工部の冷却効果をより高めることができる。噴出口13に第2のアシストガスを供給する供給口14を、接線方向からガスを供給する構成とすれば、噴出口13から流れる第2のアシストガスを、螺旋状に回転させながら噴射することができる。ノズル口の形状としては、円形に限らず、他の形状例えば四角形などとすることができる。ノズル口部分をいわゆるラバル形状として、流れ方向や流速を変化させることもできる。加工ヘッドの先端部分とワークの加工面との間を、例えば遮蔽板で囲うようにすることで、ガスパージ状態での加工が可能となる。 Also, the first assist gas cooled by an air cooler or the like can be supplied to the gas purge area, whereby the cooling effect of the processing portion can be further enhanced. If the supply port 14 for supplying the second assist gas to the ejection port 13 is configured to supply gas from the tangential direction, the second assist gas flowing from the ejection port 13 can be jetted while being spirally rotated. can be done. The shape of the nozzle port is not limited to circular, but may be other shapes such as square. It is also possible to change the flow direction and flow velocity by making the nozzle mouth part a so-called Laval shape. By enclosing, for example, a shield plate between the tip portion of the processing head and the processing surface of the workpiece, processing can be performed in a gas-purged state.

さらに、加工ヘッドとワークの加工面との間の部分からデブリ等を吸引する吸引機構を付加するようにすれば、デブリの排出をより確実に行うことが可能となる。ワークWとしては、プラスチックなど金属以外のものでもよく、また、マーキング加工以外でも、切断、穴開け、溝加工等の加工を行うものでも良い。ガルバノスキャナ及びfθレンズを備えるものに限らず、大形のレンズなど大面積の光学系を備えるもの全般に適用することができる。 Furthermore, if a suction mechanism for sucking debris from the portion between the machining head and the machining surface of the work is added, the debris can be discharged more reliably. The workpiece W may be a material other than metal, such as plastic, and may be subjected to processing other than marking, such as cutting, drilling, and grooving. The present invention is applicable not only to those equipped with a galvanometer scanner and an fθ lens, but also to those equipped with a large-area optical system such as a large-sized lens.

その他、上記実施形態で説明したレーザ加工装置の全体構成についても、一例を示したに過ぎず、例えばロボット装置による加工ヘッドと加工物との間の相対移動を伴うものであっても良い等、様々な変更が可能である。本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 In addition, the overall configuration of the laser processing apparatus described in the above embodiment is merely an example, and may involve relative movement between the processing head and the workpiece, for example, by a robot device. Various modifications are possible. Although the present disclosure has been described with reference to examples, it is understood that the present disclosure is not limited to such examples or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。或いは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によりプロセッサを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。若しくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路により構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されても良い。又、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていても良い。 The controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program. can be Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured with one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible storage medium.

図面中、1はレーザ加工装置、2はレーザ発振器、3は加工ヘッド、4は光学系、5はアシストガス供給機構、6はガルバノスキャナ、7はfθレンズ、8は制御装置、9はノズル部、10はノズル口、11はガスパージエリア、12は第1のガス供給部、13は噴射口、14は供給口、15は第2のガス供給部、Wはワーク(加工物)、Lはレーザ光、Aはアシストガスを示す。 In the drawings, 1 is a laser processing device, 2 is a laser oscillator, 3 is a processing head, 4 is an optical system, 5 is an assist gas supply mechanism, 6 is a galvanometer scanner, 7 is an fθ lens, 8 is a control device, and 9 is a nozzle. , 10 is a nozzle port, 11 is a gas purge area, 12 is a first gas supply unit, 13 is an injection port, 14 is a supply port, 15 is a second gas supply unit, W is a work (workpiece), and L is a laser. Light, A indicates an assist gas.

Claims (4)

レーザ発振器(2)からのレーザ光(L)を、光学系(4)を通して加工ヘッド(5)の先端のノズル口(9)から照射すると共に、アシストガス供給機構(5)により、前記ノズル口からアシストガス(A)をレーザ光と同軸に噴射するレーザ加工装置(1)であって、
前記加工ヘッドは、先端側に、内壁部が前記ノズル口に向けて縮径するノズル部(9)を有すると共に、基端側に、前記ノズル部側に開口するガスパージエリア(11)を気密状に有し、前記ノズル部の基端部に位置してガスを該ノズル部の内壁面に沿って前記ノズル口に向けて高速で流すスリット状の噴出口(13)を備え、
前記アシストガス供給機構は、前記ガスパージエリアに第1のアシストガスを正圧状態で供給する第1のガス供給部(12)と、前記噴出口に第2のアシストガスを供給する第2のガス供給部(15)とを含むレーザ加工装置。
A laser beam (L) from a laser oscillator (2) is irradiated from a nozzle port (9) at the tip of a processing head (5) through an optical system (4), and an assist gas supply mechanism (5) is used to irradiate the nozzle port. A laser processing apparatus (1) that injects an assist gas (A) from a laser beam coaxially with
The processing head has a nozzle portion (9) on the tip end side, the inner wall portion of which is tapered toward the nozzle port, and an airtight gas purge area (11) on the base end side that opens toward the nozzle portion side. and a slit-shaped ejection port (13) located at the base end of the nozzle portion for flowing gas along the inner wall surface of the nozzle portion toward the nozzle port at high speed,
The assist gas supply mechanism includes a first gas supply unit (12) that supplies a first assist gas to the gas purge area in a positive pressure state, and a second gas supply unit (12) that supplies a second assist gas to the ejection port. a feeder (15); and a laser processing device.
前記噴出口は、前記ノズル部を構成する部品のうち、2部品を突き合わせて形成される請求項1記載のレーザ加工装置。 2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein said ejection port is formed by abutting two of the parts constituting said nozzle portion. 前記第1のガス供給部と第2のガス供給部とは、別の種類のガスを供給することが可能に構成されている請求項1又は2記載のレーザ加工装置。 3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas supply section and the second gas supply section are configured to be capable of supplying different types of gases. 前記第1のガス供給部と第2のガス供給部とは、同じ種類のガスが供給されるように構成されている請求項1又は2記載のレーザ加工装置。
3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas supply section and the second gas supply section are configured to supply the same type of gas.
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