JP5877432B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工装置に関し、特に、ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser processing apparatus that processes a workpiece by laser light guided into a jet liquid column ejected from a nozzle.
ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置の一例として、例えば特許文献1や特許文献2に記載されるものが知られている。
As an example of a laser processing apparatus that processes a workpiece by laser light guided into a jet liquid column ejected from a nozzle, for example, those described in
特許文献1に記載されるレーザー加工装置は、被加工物に水を噴射すると共に水柱に導かれたレーザー光で被加工物を加工するが、被加工物に当たってはね返った水がノズルに付着して水柱の流れを乱すのを防止するために、ノズルと被加工物との間に、ノズルを保護するプロテクタを設けている。このプロテクタは、薄板で構成され、加工を開始する際にレーザー加工装置に取り付けた後、水柱に導かれたレーザー光で、水柱及びレーザー光の通過する孔を形成する。このような方法で孔を加工することにより、プロテクタを水柱及びレーザー光の通過位置に位置合わせする必要がなく、プロテクタの取付作業が簡単になる。
The laser processing apparatus described in
また、特許文献2に記載されるレーザー加工装置では、液体室ハウジング下方にエア導入ハウジングを設け、エア流入口からエア導入ハウジング内にエアを導入する。エア導入ハウジング内に導入されたエアは、エア導入ハウジングに形成されたパイプ内を通過し、パイプ内を通る液柱を囲繞して液柱を整流する。
Further, in the laser processing apparatus described in
しかしながら、前述の特許文献1のレーザー加工装置では、プロテクタに最初に孔加工を施す際、プロテクタに孔が形成されるまでの間に、プロテクタとノズルとの間の空間に水が溜まってしまう。この溜まった水は、ノズルから噴射される水柱の流れを乱す可能性がある。
また、特許文献2のレーザー加工装置では、被加工物に当たった液体や加工時に発生するドロス等を排出するためにエア流量を大きくしようとすると、大きな流量のエアによって液柱が乱れ、加工効率が低下する場合がある。
However, in the laser processing apparatus of
Further, in the laser processing apparatus disclosed in
そこで、本発明の目的は、液柱の良好な整流効果を得られるレーザー加工装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of obtaining a good rectifying effect of a liquid column.
上記の目的を達成するために、本発明は、レーザー光を発生するレーザー発振器と、被加工物に噴流液体を噴射するノズルと、このノズルに前記噴流液体を供給する液体供給手段と、を有し、ノズルから噴射された噴流液柱内に導かれたレーザー光によって被加工物を加工するレーザー加工装置であって、ノズルと被加工物との間に配置されノズルを保護するプロテクタキャップと、ノズルとプロテクタキャップとの間に形成される空間にエアを供給するエア供給手段と、を備え、プロテクタキャップは、噴流液柱が通過可能な流通路を有し、プロテクタキャップとノズルとの間の空間のノズル側の面及びプロテクタキャップ側の面の少なくとも一部は、空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられる、ことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a laser oscillator for generating laser light, a nozzle for injecting a jet liquid onto a workpiece, and a liquid supply means for supplying the jet liquid to the nozzle. A laser processing device for processing a workpiece by laser light guided into a jet liquid column ejected from the nozzle, the protector cap being disposed between the nozzle and the workpiece and protecting the nozzle; An air supply means for supplying air to a space formed between the nozzle and the protector cap, the protector cap having a flow passage through which the jet liquid column can pass, and between the protector cap and the nozzle It is characterized in that at least a part of the surface on the nozzle side and the surface on the protector cap side of the space is bounded by a convex-shaped portion protruding toward the inner side of the space.
このように構成された本発明においては、液体供給手段から供給された液体がノズルから噴射されて噴流液柱を形成し、この噴流液柱内に導かれたレーザー光は、被加工物に到達して被加工物を加工する。エア供給手段によって空間に供給されたエアは、空間内及びプロテクタキャップの流通路を通る間に噴流液柱の周りを囲んで噴流液柱を整流する。 In the present invention configured as described above, the liquid supplied from the liquid supply means is ejected from the nozzle to form a jet liquid column, and the laser light guided into the jet liquid column reaches the workpiece. To process the workpiece. The air supplied to the space by the air supply means surrounds the jet liquid column and rectifies the jet liquid column while passing through the space and the flow path of the protector cap.
ノズルと被加工物との間にプロテクタキャップが設けられているので、被加工物に当たった液体がはね返ってノズルに付着するのが防止される。これにより、ノズルから噴射される噴流液柱が乱れるのが防止される。
また、プロテクタキャップとノズルとの間の空間のプロテクタキャップ側の面の少なくとも一部が、空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられているので、噴射液柱が例えば加工初期に乱れて噴流液体がプロテクタキャップの流通路を通らず空間内に残ったり、はね返った液滴が流通路を通って空間に侵入しても、噴流液体がプロテクタキャップ側の凸形状部に沿って空間外側(被加工物側)に向かって移動するので、液体が流通路を塞ぐのが防止される。したがって、空間内に入った液体による噴流液柱の乱れが防止される。
Since the protector cap is provided between the nozzle and the workpiece, the liquid hitting the workpiece is prevented from splashing and adhering to the nozzle. This prevents the jet liquid column ejected from the nozzle from being disturbed.
In addition, since at least a part of the space on the protector cap side of the space between the protector cap and the nozzle is bounded by a convex portion that protrudes toward the inside of the space, the spray liquid column is disturbed, for example, at the beginning of processing. Even if the jet liquid does not pass through the flow path of the protector cap and remains in the space, or the splashed liquid drops enter the space through the flow path, the jet liquid will be outside the space along the convex shape on the protector cap side. Since it moves toward (workpiece side), the liquid is prevented from blocking the flow path. Therefore, the jet liquid column is prevented from being disturbed by the liquid that has entered the space.
更に、空間のプロテクタキャップ側の面及びノズル側の面の両方が、空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられているので、空間内に入ったエアが両側の凸形状部に案内されて流れ、ノズルから噴射された噴流液柱に直接当たりにくくなる。これにより、エア流量を増大してもエアによる噴流液柱の乱れが防止され、加工効率が低下するのが抑制される。 In addition, both the space on the protector cap side and the surface on the nozzle side of the space are bounded by a convex shape that protrudes toward the inside of the space, so air that has entered the space is guided to the convex shapes on both sides. It becomes difficult to directly hit the jet liquid column ejected from the nozzle. Thereby, even if the air flow rate is increased, the turbulence of the jet liquid column due to the air is prevented, and the reduction of the processing efficiency is suppressed.
本発明において、好ましくは、エア供給手段は、ノズルの噴射口の周囲で空間に連通して空間内にエアを供給するエア供給口と、流通路の周囲で空間に連通して空間内からエアを排出するエア排出口と、を備える。
このように構成された本発明においては、エア供給手段のエア供給口が、ノズルの噴射口の周囲で空間に連通し、エア排出口が、流通路の周囲で空間に連通するので、エア供給口から空間内に供給されたエアは、ノズル側の面の凸形状部にガイドされながらプロテクタキャップ側に流れ、その後プロテクタキャップ側の面の凸形状部にガイドされて、エア排出口から排出される。空間内に供給されたエアが、ノズルから流通路を通る噴流液柱に直接当たるのを抑制することができるので、噴流液柱の乱れを防止しながらエア流量を増大させることができる。エア流量の増大により、空間内への液滴やドロスの侵入をより確実に防止し、被加工物上の液体やドロスの排除をより効率よく行うことができる。
また、エア排出口が設けられているので、空間内に液体が入った場合でも、エア排出口からエアと共に液体を排出することができるから、空間内に液体が溜まるのを防止することができる。
In the present invention, preferably, the air supply means communicates with the space around the nozzle injection port and supplies air into the space, and communicates with the space around the flow path and communicates with air from within the space. An air discharge port for discharging air.
In the present invention configured as described above, the air supply port of the air supply means communicates with the space around the nozzle injection port, and the air discharge port communicates with the space around the flow passage. Air supplied into the space from the mouth flows to the protector cap side while being guided by the convex part on the surface on the nozzle side, and then is guided to the convex part on the surface on the protector cap side and discharged from the air discharge port. The Since it is possible to suppress the air supplied into the space from directly hitting the jet liquid column passing through the flow passage from the nozzle, the air flow rate can be increased while preventing the jet liquid column from being disturbed. By increasing the air flow rate, it is possible to more reliably prevent droplets and dross from entering the space, and more efficiently eliminate liquid and dross on the workpiece.
Further, since the air discharge port is provided, even when liquid enters the space, the liquid can be discharged together with the air from the air discharge port, so that the liquid can be prevented from accumulating in the space. .
本発明において、好ましくは、エア供給口は、ノズル側の凸形状部の最も突出した位置よりもノズル側に位置し、エア排出口は、プロテクタキャップ側の凸形状部の最も突出した位置よりもプロテクタキャップ側に位置する。
このように構成された本発明においては、エア供給口がノズル側の凸形状部の最も突出した位置よりもノズル側に位置し、エア排出口がプロテクタキャップ側の凸形状部の最も突出した位置よりもプロテクタキャップ側に位置するので、エア供給口を出たエア、及びエア排出口に入る前のエアが、凸形状部に沿って移動しやすくなり、空間内のエアの移動を効果的に制御することができる。
In the present invention, preferably, the air supply port is positioned on the nozzle side from the most protruding position of the convex portion on the nozzle side, and the air discharge port is positioned on the most protruding position of the convex portion on the protector cap side. Located on the protector cap side.
In the present invention configured as described above, the air supply port is located on the nozzle side from the most protruding position of the convex portion on the nozzle side, and the air discharge port is the most protruding position of the convex portion on the protector cap side. Because it is located closer to the protector cap, the air that has exited the air supply port and the air before entering the air discharge port can easily move along the convex part, effectively moving the air in the space. Can be controlled.
本発明において、好ましくは、空間のノズル側の凸形状部は、ノズルの空間に露出する面、またはノズルを支持するノズル押さえの空間に露出する面に形成される。
また、本発明において、好ましくは、空間のノズル側及びプロテクタキャップ側の凸形状部は、円柱形または円錐台形である。
In the present invention, preferably, the convex portion on the nozzle side of the space is formed on the surface exposed to the nozzle space or the surface exposed to the space of the nozzle presser supporting the nozzle.
In the present invention, it is preferable that the convex portions on the nozzle side and the protector cap side of the space have a columnar shape or a truncated cone shape.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、第2実施形態以降では、第1実施形態と同様の構成には、図面に第1実施形態と同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the second and subsequent embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof will be simplified or omitted.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザー加工装置1の全体概略図である。なお、図1における上下方向を本実施形態におけるレーザー加工装置1の上下方向として説明する。
図1に示すように、本実施形態のレーザー加工装置1は、レーザー加工ヘッド2と、このレーザー加工ヘッド2を通って被加工物Wにレーザーを照射する光学装置4と、被加工物Wに噴流液体である水を高圧で噴射するための液体噴射手段6と、噴射された液柱を整流するための整流手段8と、を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of a
As shown in FIG. 1, a
レーザー加工ヘッド2は、略円筒形状に形成されたハウジング10を備え、ハウジング10内の上方には光学装置4の一部が収容され、ハウジング10内の下方には液体噴射手段6の一部が設けられている。ハウジング10の内部下方には、噴流液柱Fを噴射するためのノズル孔12が形成されたノズル14が設けられている。ノズル14は、その下方をノズル押さえ15によって支持され固定されている。ノズル孔12は、ノズル14の中央に、上下方向に貫通している。ノズル孔12は、上部が円柱形に、また下部が下方に向かって末広がりとなる円錐台に形成されている。
The
光学装置4は、所定の位置にレーザーを集光させるレーザー光学系16と、レーザー光学系16にレーザーを入射させるレーザー発振器18とを備える。
レーザー光学系16は、レーザー発振器18から出射されたレーザーを光ファイバ等でレーザー加工ヘッド2に導くと共に、このレーザーをレーザー加工ヘッド2内のノズル1孔2の上端の開口近傍の位置で集光させるように構成されている。なお、図1においては、レーザー光学系16は一部を模式化して図示しており、レーザーを最終的に集光させる1枚の集光レンズ20のみ示している。
The optical device 4 includes a laser
The laser
レーザー発振器18は、所定強度のレーザーを生成するように構成されている。本実施形態においては、レーザーとしてグリーンレーザーを使用しているが、水に吸収されにくい吸収率の低いレーザーであれば、その種類は任意に選択することができる。
グリーンレーザーは、2倍波(SHG)YAGレーザーであり、波長が532nmである。グリーンレーザーは、YAGレーザー(波長1064nm)やCO2レーザー(波長10.6μm)と異なり、水を通過しやすい特徴を有するため、噴流液体として安価で入手が容易な水を使用する場合には、レーザーの伝搬効率を向上させることができる。また、水に吸収され難いため、熱レンズの発生を抑制することで、レーザー加工ヘッド2内のノズル孔12の開口近傍の位置に精度よくレーザーを導くことが容易となる。このため、ノズル14の損傷を防止するとともに、安定した加工品質を確保することができる。
The
The green laser is a double wave (SHG) YAG laser and has a wavelength of 532 nm. Unlike the YAG laser (wavelength 1064 nm) and the CO 2 laser (wavelength 10.6 μm), the green laser has a characteristic that it easily passes through water. Therefore, when using water that is inexpensive and easily available as a jet liquid, The propagation efficiency of the laser can be improved. Further, since it is difficult to be absorbed by water, it is easy to accurately guide the laser to a position near the opening of the
液体噴射手段6は、液体供給源22と、液体供給源22からの液体からイオンを除去する等の処理を行う液体処理装置24と、液体供給源22から供給された液体をレーザー加工ヘッド2に圧送する高圧ポンプ26と、高圧ポンプ26とレーザー加工ヘッド2の間に設けられ、液体から不純物等を除去するための高圧フィルタ28と、レーザー加工ヘッド2内に形成され、高圧ポンプ26から送られた高圧の液体をノズル14に導く液体流路30と、を備える。本実施形態では、液体として水を採用している。
The liquid ejecting means 6 includes a
図2は、本発明の第1実施形態に係るレーザー加工装置1の一部拡大図である。この図2に示すように、整流手段8は、ノズル14の下方でハウジング10に固定されるとともに、被加工物Wに当たってはね返った水や加工時に発生するドロスからノズル14を保護するためのプロテクタキャップ32と、ノズル押さえ15とプロテクタキャップ32との間に形成された空間34内にエアを供給するエア供給手段36と、を備える。
FIG. 2 is a partially enlarged view of the
プロテクタキャップ32は、略円柱状に形成され、ハウジング10の下部開口に挿入され保持されている。プロテクタキャップ32の上面38には、上方に突出する円柱状の凸形状部40が形成されている。この凸形状部40の直径は、プロテクタキャップ32の直径より小さく、したがって、プロテクタキャップ32の上面38は、凸形状部40の周りに、凸形状部40よりも下方に位置する環状の平面が形成された、段差を有する形状となっている。プロテクタキャップ32の中央には、上下方向軸線に沿って噴流液柱F及びレーザー光が通過する流通路42が形成されている。プロテクタキャップ32の下面は、下方に突出する円錐台形に形成されている。なお、流通路42の直径は、エアを一定流量吐出することができ、それにより被加工物Wからの水やドロスのはね返りが空間34内に侵入するのを防止することができるように、0.3〜1mmの範囲内であることが望ましい。
The
ノズル押さえ15の下面44には、下方に突出する円柱状の凸形状部46が形成されている。この凸形状部46の直径は、ノズル押さえ15の直径よりも小さく、したがって、ノズル押さえ15の下面44は、凸形状部46の周りに、凸形状部46よりも上方に位置する環状の平面が形成された、段差を有する形状となっている。ノズル押さえ15の中央には、上下軸線に沿って噴流液柱F及びレーザー光が通過するための貫通孔48が形成されている。
なお、ノズル押さえ15の凸形状部46の下面と、プロテクタキャップ32の凸形状部40の上面との間の距離Lは、1〜3mmの範囲内に設定されることが好ましい。
On the
In addition, it is preferable that the distance L between the lower surface of the convex-shaped
以上のようなプロテクタキャップ32の上面38の凸形状部40と、ノズル押さえ15の下面44の凸形状部46により、プロテクタキャップ32とノズル押さえ15との間の空間34は、上下軸線方向に直交する方向(図1の紙面に垂直な方向)から見て、断面略H字形に形成され、その上面、即ちノズル14側の面、及び下面、即ちプロテクタキャップ32側の面、がそれぞれ空間内側に凹んだ形状となっている。
Due to the
エア供給手段36は、エア供給源50と、エア供給源50から供給される圧縮空気の圧力を制御するエアコントローラ52と、エアを空間34内に供給するためのエア供給通路54と、空間34内のエアを外部に排出するためのエア排出通路56と、を有する。
エア供給通路54は、ハウジングブロック10内に形成された主通路58と、主通路58と連通し、ノズル14の周囲に全周にわたって環状に形成された分配通路60と、分配通路60に等間隔に複数(本実施形態では4つ)設けられ、分配通路60と空間34とを連通する連通路62とを有する。連通路62は、ノズル加工ヘッド2の上下方向軸線に平行に延び、ノズル押さえ15の下面44の、凸形状部46より外側の位置において開口するエア供給口64を形成している。したがって、エア供給口64は、ノズル押さえ15の貫通孔48の外周側で、且つ貫通孔48の下端、即ち凸形状部46の下端よりも上方に位置している。
The air supply means 36 includes an
The
エア排出通路56は、プロテクタキャップ32の外周に上下方向軸線に平行な方向に貫通する、周方向に等間隔で形成された複数(本実施形態では4つ)の溝によって形成されている。したがって、エア排出通路56一方の端部は、プロテクタキャップ32の上面38の、凸形状部40より外側の位置において開口するエア排出口66を形成している。つまり、エア排出口66は、プロテクタキャップ32の流通路42の外周側で、且つ流通路42の上端、即ち凸形状部40の上端よりも下方に位置している。
エア排出通路56の他方の端部は、プロテクタキャップ32の下面に開口し、これによりエア排出通路56は、空間34とレーザー加工ヘッド2の外側とを連通している。
The
The other end of the
このように構成された本実施形態によるレーザー加工装置1は、次のように動作する。
被加工物Wをレーザー加工する場合には、被加工物Wをノズル12の下方の載置台Tに載置する。次に、レーザー発振器18からレーザーを出射させると、レーザーは、レーザー光学系16に入射し、レーザー加工ヘッド2内に導かれる。レーザーは、レーザー光学系16の集光レンズ20等によって、ノズル孔12の上端開口の位置近傍に集光される。
一方、液体噴射手段6は、液体供給源22からの水を高圧ポンプ26で圧送し、液体流路30を通ってノズル14から噴流液柱Fを被加工物Wに向かって噴出する。なお、このとき、噴出された噴流液柱Fの径は、ノズル孔12の孔径よりもわずかに大きくなる。噴流液柱Fは、ノズル押さえ15の貫通孔48及びプロテクタキャップ32の流通路42を通って被加工物Wに到達する。レーザー光学系16によってノズル孔12の上端開口近傍に集光されたレーザーは、噴流液柱F内を全反射しながら噴流液柱Fに導かれ、被加工物Wまで到達して被加工物Wをレーザー加工する。
The
When laser processing the workpiece W, the workpiece W is placed on the mounting table T below the
On the other hand, the liquid ejecting means 6 pumps the water from the
整流手段8は、エア供給源50からエアを供給し、このエアは、エア供給通路54を通ってエア供給口64から空間34に供給される。空間34内に入ったエアは、ノズル押さえ15の下面44の凸形状部46の外面及びプロテクタキャップ32の上面38の凸形状部40の外面で案内されながら下方に流れ、ノズル押さえ15の貫通孔48を出た噴流液柱Fを囲んで噴流液柱Fの流れを整える。また、空間34内のエアは、プロテクタキャップ32の流通路42内にも入り、噴流液柱Fの周りを囲んでその流れを整えるとともに、プロテクタキャップ32から出た後は、被加工物Wに当たった水や加工時に発生したドロス等を被加工物W上から排除する。空間34内のエアのうち、流通路42を通らないエアは、エア排出口66からエア排出通路56を通って外部に排出される。
The rectifying means 8 supplies air from the
このように構成された本実施形態によれば、次のような優れた効果を得ることができる。
ノズル14の下方にプロテクタキャップ32が設けられているので、噴流液柱Fが被加工物にWに当たってはね返っても、水滴がノズル14に付着するのを防止することができる。これにより、ノズル14から噴射される噴流液柱Fの乱れを防止することができる。
According to the present embodiment configured as described above, the following excellent effects can be obtained.
Since the
ノズル14とプロテクタキャップ32との間の空間34にエア供給手段36によってエアを供給するので、ノズル14から噴射された噴流液柱Fがエアによって整流され、より安定した噴流液柱Fが得られる。これにより、噴流液柱Fに導光されるレーザー光の伝搬効率が向上するため、レーザー加工装置1の加工能力を向上させることができる。
Since air is supplied to the
ノズル14とプロテクタキャップ32の間の空間34が、ノズル押さえ15の下面44の凸形状部46とプロテクタキャップ32の上面38の凸形状部40とによって境界付けられ、したがって空間34の上下面が内側に凹んだ形状となっているので、エア供給口64から供給されたエアが、凸形状部46,40によって案内されながら下方に流れ、噴流液柱Fに直接当たらない。したがって、空間34に供給されたエアが噴流液柱Fの流れを乱すのを防止することができるので、乱れのない安定した噴流液柱Fが得られる。
The
また、凸形状部46,40により、エアが噴流液柱Fに直接当たって噴流液柱Fを乱すのを防止することができるため、空間34に供給するエアの流量を従来よりも増やすことができる。これにより、流通路42から噴流液柱Fと共に噴射されたエアが被加工物W上の水やドロスをより効果的に排除することができる。
更に、プロテクタキャップ32の凸形状部40により、万が一空間34に水が入った場合でも、流通路42の周りに水が溜まりにくい。これにより、流通路42に水が付着するのを防止することができる。
Further, since the
Further, due to the
エア供給口64が、ノズル押さえ15の凸形状部46の周囲に位置し、エア排出口66がプロテクタキャップ32の凸形状部40の周囲に位置するので、空間34内で噴流液柱Fの周りに上下方向のエアの流れが生じやすく、噴流液柱Fを乱すことなく整流することができる。
また、エア排出口66がプロテクタキャップ32の凸形状部40の周囲に位置するので、万が一、水が空間34内に入っても、水をエア排出口66からエアと共に排出することができる。
Since the
Further, since the
エア供給口64がノズル押さえ15の凸形状部46の下端よりも上方に位置し、エア排出口66がプロテクタキャップ32の凸形状部40の上端よりも下方に位置するので、空間34内のエアが凸形状部46,40の外面で案内されやすく、空間34内のエアの流れを制御しやすくなる。
Since the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るレーザー加工装置70について説明する。第2実施形態に係るレーザー加工装置70は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1とは、エア排出通路の構成が異なる他は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1と同様の構成である。
図3は、本発明の第2実施形態に係るレーザー加工装置70の一部拡大図である。図3に示すように、レーザー加工装置70のエア排出通路72は、空間34の下端において、ハウジング10に複数(本実施形態では4つ)形成されている。したがって、エア排出口74は、ハウジング10の内面に開口する。エア排出通路72は、ノズル14の中心軸線から放射状に、且つ外側に向かって下方に傾斜しており、ハウジング10の外面に開口している。
[Second Embodiment]
Next, a
FIG. 3 is a partially enlarged view of a
このような第2実施形態に係るレーザー加工装置70の構造によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる他、エア排出通路72がハウジング10に形成され、ハウジング10の外側の側面に開口しているので、エア排出通路72から排出されたエアが、被加工物Wに当たらない。したがって、空間34内に侵入した水等がエアと共にエア排出通路72から排出された場合でも、排出物が被加工物Wの加工に与える影響を低減することができる。
According to the structure of the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係るレーザー加工装置80について説明する。第3実施形態に係るレーザー加工装置80は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1とは、凸形状部の形状が異なる他は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1と同様の構造である。
[Third Embodiment]
Next, a
図4は、本発明の第3実施形態に係るレーザー加工装置80の一部拡大図である。図4に示すように、レーザー加工装置80のノズル押さえ82の下面84の中央には、下方に突出する円錐台形の凸形状部86が形成されている。凸形状部86の周囲には、凸形状部86よりも上方に位置する、環状の平面部が形成されている。ここで、凸形状部86の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度αは、本実施形態では120°である。なお、この角度αは、好ましくは、0°(つまり円柱形)〜150°、より好ましくは90°〜150°の範囲内に設定される。
また、プロテクタキャップ88の上面90の中央には、上方に突出する円錐台形の凸形状部92が形成されている。この凸形状部92は、プロテクタキャップ88の外周付近まで形成されており、その外周は、エア排出口66の外縁まで延びている。したがって、凸形状部92の周囲には、エア排出口66の直径とほぼ同じ幅の環状の平面が形成されている。ここで、凸形状部92の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度βは、本実施形態では120°である。なお、この角度βは、好ましくは、0°(つまり円柱形)〜150°、より好ましくは90°〜150°の範囲内に設定される。
FIG. 4 is a partially enlarged view of a
Further, at the center of the
ノズル押さえ82の下面84及びプロテクタキャップ88の上面90の形状に境界付けられることにより、空間94は、上下面が凸形状部86,92によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第3実施形態に係るレーザー加工装置80は、エア供給口64を出たエアが、ノズル押さえ82の凸形状部86に沿って移動するので、貫通孔48から出た噴流液柱Fにエア供給口64から出たエアを直接当てることなく、噴流液柱Fを整流することができる。
By being bounded by the shapes of the
In the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係るレーザー加工装置100について説明する。第4実施形態にかかるレーザー加工装置100は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1とは、凸形状部の形状が異なる他は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1と同様の構造である。
[Fourth Embodiment]
Next, a
図5は、本発明の第4実施形態にかかるレーザー加工装置100の一部拡大図である。図5に示すように、レーザー加工装置100のノズル押さえ102の下面104の中央には、下方に突出する円錐台形の凸形状部106が形成されている。凸形状部106の周囲には、凸形状部106よりも上方に位置する、環状の平面部が形成されている。ここで、凸形状部106の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度αは、本実施形態では40°である。
また、プロテクタキャップ108の上面110の中央には、上方に突出する円柱形の凸形状部112が形成されている。この凸形状部112の直径は、流通路42の直径の2倍程度であり、この凸形状部112の周囲には、凸形状部112よりも下方に位置する、環状の平面が形成されている。
FIG. 5 is a partially enlarged view of the
A cylindrical
ノズル押さえ102の下面104及びプロテクタキャップ108の上面110の形状に境界付けられることにより、空間114の上下面は、凸形状部106,112によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第4実施形態に係るレーザー加工装置100では、上記のような空間114の形状により、前述と同様の効果が得られる。
By being bounded by the shapes of the
In the
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係るレーザー加工装置120について説明する。第5実施形態に係るレーザー加工装置120は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1とは、凸形状部の形状が異なる他は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1と同様の構造である。
[Fifth Embodiment]
Next, a
図6は、本発明の第5実施形態に係るレーザー加工装置120の一部拡大図である。図6に示すように、レーザー加工装置120のノズル押さえ122は、第3実施形態に係るレーザー加工装置80のノズル押さえ82と同様に、円錐台形の凸形状部124を有する。
また、プロテクタキャップ126の上面128の中央には、上方に突出する円錐台形の凸形状部130が形成されている。この凸形状部130の周囲には、凸形状部130よりも下方に位置する、環状の平面が形成されている。ここで、凸形状部130の円錐台形を中心軸線に沿って切った場合の断面二等辺三角形の角度βは、本実施形態では90°である。
FIG. 6 is a partially enlarged view of a
Further, at the center of the
ノズル押さえ122の下面123及びプロテクタキャップ126の上面128の形状に境界付けられることにより、空間132の上下面は、凸形状部124,130によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第5実施形態に係るレーザー加工装置120では、上記のような空間132の形状により、前述と同様の効果が得られる。
By being bounded by the shapes of the
In the
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態に係るレーザー加工装置140について説明する。第6実施形態に係るレーザー加工装置140は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1とは、プロテクタキャップの凸形状部の形状が異なる他は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1と同様の構造である。
[Sixth Embodiment]
Next, a
図7は、本発明の第6実施形態に係るレーザー加工装置140の一部拡大図である。図7に示すように、レーザー加工装置140のプロテクタキャップ142の上面144の中央には、第3実施形態のプロテクタキャップ88と同様の、上方に突出する円錐台形の凸形状部146が形成されている。
したがって、ノズル押さえ15の下面44及びプロテクタキャップ142の上面144の形状に境界付けられることにより、空間148の上下面は、凸形状部46,146によって空間内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第6実施形態に係るレーザー加工装置140では、上記のような空間148の形状により、前述と同様の効果が得られる。
FIG. 7 is a partially enlarged view of a
Therefore, the upper and lower surfaces of the
In the
[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態に係るレーザー加工装置150について説明する。第7実施形態に係るレーザー加工装置150は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1とは、ノズル及びノズル押さえの形状が異なる他は、第1実施形態に係るレーザー加工装置1と同様の構造である。
[Seventh Embodiment]
Next, a
図8は、本発明の第7実施形態に係るレーザー加工装置150の一部拡大図である。図8に示すように、レーザー加工装置150のノズル152の下面の中央には、下方に突出する円柱状の凸形状部156が形成されている。この凸形状部156は、ノズル押さえ158に形成された取付孔160内に挿入され、ノズル押さえ158の下面から突出している。したがって、空間162の上面は、ノズル押さえ158の下面164と、ノズル152の凸形状部156によって境界付けられており、空間162の上下面は、凸形状部156,40により、内側に凹んだ形状となっている。
このような構造の第7実施形態に係るレーザー加工装置150では、上記のような空間162の形状により、前述と同様の効果が得られる。
FIG. 8 is a partially enlarged view of a
In the
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、例えば、前述の各実施形態で空間上方(ノズル側)の凸形状部及びプロテクタキャップ側の凸形状部が種々挙げられたが、これらの形状の組み合わせは任意に設定することができる。また、凸形状部は、円柱形、円錐台形に限らず、空間内に突出する形状であれば良く、例えば半球状であってもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in each of the above-described embodiments, the convex portion on the upper space (nozzle side) and the convex portion on the protector cap side are variously mentioned. The combination of the shapes can be arbitrarily set. Further, the convex portion is not limited to a columnar shape or a truncated cone shape, and may be any shape as long as it protrudes into the space, for example, a hemispherical shape.
凸形状部は、前述の実施形態では、ノズルまたはノズル押さえの下面、及びプロテクタキャップの上面の一部から空間内部に突出するように形成されていたが、これに限らず、例えばノズルまたはノズル押さえの下面、及びプロテクタキャップの上面の全部が空間内側に向かって突出するように形成されていてもよい。要するに、凸形状部は、空間の上下面の少なくとも一部に形成されていればよい。 In the above-described embodiment, the convex portion is formed so as to protrude into the space from a part of the lower surface of the nozzle or the nozzle retainer and the upper surface of the protector cap. All of the lower surface and the upper surface of the protector cap may be formed so as to protrude toward the inside of the space. In short, the convex portion only needs to be formed on at least a part of the upper and lower surfaces of the space.
エア供給口は、前述の実施形態では、ノズル押さえの下面に形成されていたが、これに限らず、噴流液柱が空間内に噴射される位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置、つまり前述の実施形態ではノズル押さえの貫通孔またはノズルの下面よりも上方の位置であれば、例えばハウジングの空間に露出する内面等、任意の箇所に形成することができる。また、エア供給口は、空間に供給されるエアが噴射された噴流液柱に直接当たらない位置であれば、必ずしも噴流液柱が空間内に噴射される位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置よりも上方の位置でなくてもよい。 In the above-described embodiment, the air supply port is formed on the lower surface of the nozzle holder. However, the air supply port is not limited to this, and the position where the jet liquid column is injected into the space or the position where the convex portion protrudes to the most space side. That is, in the above-described embodiment, any position such as the inner surface exposed to the space of the housing can be formed as long as the position is higher than the through hole of the nozzle press or the lower surface of the nozzle. Further, if the air supply port is a position where the air supplied to the space does not directly hit the jet liquid column that is jetted, the air supply port is not necessarily located at the position where the jet liquid column is jetted into the space or the most space side of the convex portion. The position does not have to be higher than the protruding position.
また、同様に、エア排出口は、第1実施形態等ではプロテクタキャップの上面に形成されていたが、これに限らず、プロテクタキャップの流通路の空間への開口位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置よりも下方の位置であれば、例えば第2実施形態のプロテクタキャップのように、ハウジングの内面に形成してもよい。また、エア排出口は、エア供給口から供給されたエアが噴流液柱に直接当たることなくエア排出口まで案内される位置であれば、必ずしも流通路の空間への開口位置または凸形状部の最も空間側に突出した位置よりも下方の位置でなくてもよい。 Similarly, the air discharge port is formed on the upper surface of the protector cap in the first embodiment or the like. However, the present invention is not limited to this, and the opening position to the space of the flow path of the protector cap or the most space of the convex portion. If it is a position below the position protruding to the side, it may be formed on the inner surface of the housing, for example, like the protector cap of the second embodiment. In addition, the air discharge port is not necessarily in the position of the opening to the space of the flow path or the convex portion as long as the air supplied from the air supply port is guided to the air discharge port without directly hitting the jet liquid column. The position may not be lower than the position that protrudes most toward the space.
第3実施形態の構造のレーザー加工装置80で、レーザー加工ヘッド2の下方にガラス板を配置して噴流液柱Fを噴射し、レーザー加工ヘッド2の最下方の位置、即ちプロテクタキャップ88の下面とガラス板との間の距離を、噴流液柱Fが散らない距離である25mmに設定した。また、ノズル孔12の直径を60μm、噴流液体の噴射圧力を25MPaとした。
上記の条件下で、整流手段8を作動させ、噴流液柱Fを乱すことなくエアの流量をどの程度まで上げることができるかを確認した。
In the
Under the above-described conditions, the rectifying means 8 was operated, and it was confirmed to what extent the air flow rate could be increased without disturbing the jet liquid column F.
実施例1のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ88側の凸形状部92の角度βを90°としたレーザー加工装置を用いて実施例1と同じ実験を行った。
In the laser processing apparatus of Example 1, the same experiment as in Example 1 was performed using a laser processing apparatus in which the angle β of the
実施例1のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ88側の凸形状部92の形状を円柱状とした構造のレーザー加工装置を用いて実施例1と同じ実験を行った。
In the laser processing apparatus of Example 1, the same experiment as in Example 1 was performed using a laser processing apparatus having a structure in which the shape of the
第6実施形態の構造のレーザー加工装置140を用いて実施例1と同じ実験を行った。
The same experiment as in Example 1 was performed using the
実施例4のレーザー加工装置140において、プロテクタキャップ142の凸形状部146の角度βを90°としたレーザー加工装置を用いて実施例1と同じ実験を行った。
In the
実施例4のレーザー加工装置140において、プロテクタキャップ142の凸形状部146を円柱状としたレーザー加工装置1を用いて実施例1と同じ実験を行った。
In the
〔比較例1〕
第3実施形態のレーザー加工装置80において、ノズル押さえ82の凸形状部86を削除して平坦な下面84としたレーザー加工装置を用いて実施例1と同じ実験を行った。
[Comparative Example 1]
In the
〔比較例2〕
比較例1のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ88側の凸形状部92の角度βを90°としたレーザー加工装置を用いて実施例1と同じ実験を行った。
[Comparative Example 2]
In the laser processing apparatus of Comparative Example 1, the same experiment as in Example 1 was performed using a laser processing apparatus in which the angle β of the
〔比較例3〕
比較例1のレーザー加工装置において、プロテクタキャップ88側の凸形状部92を円柱状としたレーザー加工装置を用いて実施例1と同じ実験を行った。
[Comparative Example 3]
In the laser processing apparatus of Comparative Example 1, the same experiment as in Example 1 was performed using a laser processing apparatus in which the
〔実施例と比較例の結果〕
実施例1〜6においては、噴流液柱Fを乱すことなく空間に供給することができるエアの最大流量は5L/minであった。
一方、比較例1〜3においては、噴流液柱Fを乱すことなく空間に供給することができるエアの最大流量は、それぞれ1.5L/min、2.3L/min、及び2.2L/minであった。
以上のように、本発明の構造のレーザー加工装置を用いれば、噴流液柱を乱すことなく空間に供給することができるエアの最大流量を従来よりも大きくすることができることが確認できた。
[Results of Examples and Comparative Examples]
In Examples 1 to 6, the maximum flow rate of air that can be supplied to the space without disturbing the jet liquid column F was 5 L / min.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the maximum air flow rates that can be supplied to the space without disturbing the jet liquid column F are 1.5 L / min, 2.3 L / min, and 2.2 L / min, respectively. Met.
As described above, it was confirmed that the maximum flow rate of air that can be supplied to the space without disturbing the jet liquid column can be increased by using the laser processing apparatus having the structure of the present invention.
1,70,80,100,120,140,150 レーザー加工装置
2 レーザー加工ヘッド
4 光学装置
6 液体噴射手段
8 整流手段
10 ハウジング
12 ノズル孔
14,152 ノズル
15,82,102,122 ノズル押さえ
32,88,108,126,142 プロテクタキャップ
34,94,114,132,148,162 空間
40,92,112,130,146 凸形状部
42 流通路
46,86,106,124,156 凸形状部
64 エア供給口
66,74 エア排出口
1, 70, 80, 100, 120, 140, 150
Claims (5)
前記ノズルと前記被加工物との間に配置され前記ノズルを保護するプロテクタキャップと、
前記ノズルと前記プロテクタキャップとの間に形成される空間にエアを供給するエア供給手段と、を備え、
前記プロテクタキャップは、前記噴流液柱が通過可能な流通路を有し、
前記プロテクタキャップと前記ノズルとの間の前記空間の前記ノズル側の面及び前記プロテクタキャップ側の面の少なくとも一部は、前記空間内側に向かって突出する凸形状部で境界付けられる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 A laser oscillator that generates laser light; a nozzle that jets a jet liquid to a workpiece; and a liquid supply unit that supplies the jet liquid to the nozzle, and the jet liquid column jetted from the nozzle A laser processing apparatus for processing a workpiece by guided laser light,
A protector cap disposed between the nozzle and the workpiece to protect the nozzle;
An air supply means for supplying air to a space formed between the nozzle and the protector cap,
The protector cap has a flow path through which the jet liquid column can pass,
At least a part of the surface on the nozzle side and the surface on the protector cap side of the space between the protector cap and the nozzle is bounded by a convex-shaped portion protruding toward the inside of the space,
Laser processing equipment characterized by that.
請求項1に記載のレーザー加工装置。 The air supply means communicates with the space around the nozzle injection port to supply air into the space, and communicates with the space around the flow path and communicates with air from within the space. An air outlet for discharging air,
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記エア排出口は、前記プロテクタキャップ側の前記凸形状部の最も突出した位置よりも前記プロテクタキャップ側に位置する、
請求項2に記載のレーザー加工装置。 The air supply port is located on the nozzle side from the most protruding position of the convex portion on the nozzle side,
The air discharge port is located on the protector cap side from the most protruding position of the convex portion on the protector cap side.
The laser processing apparatus according to claim 2.
請求項1から請求項3の何れか1項に記載のレーザー加工装置。 The convex portion on the nozzle side of the space is formed on a surface exposed to the space of the nozzle or a surface exposed to the space of a nozzle presser supporting the nozzle.
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザー加工装置。 The convex portion on the nozzle side and the protector cap side of the space is a columnar shape or a truncated cone shape,
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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