JPH0262115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、レーザ加工ヘツド装置に関し、さ
らに詳細には、加工点付近を冷却する冷却液体を
噴出，吸入する加工ヘツド装置に関するものであ
る。

レーザ切断加工においては、被加工材の加工点
に集光照射されたレーザ光線のエネルギーを被加
工材が吸収した吸収熱や、被加工材における加工
点の酸化反応によつて生ずる酸化反応熱等が加工
点の周囲近傍へ伝導され、酸化反応が回りへ進行
する。特に被加工材が厚板である場合や、切断加
工の形状が微細で複雑な場合には、加工速度が遅
くなるので前記熱の影響を極めて受け易いもので
ある。したがつて、切断加工の形状が微細で複雑
な場合や厚板材のときには、微細な形状部分が完
全に溶融除去されてしまつたり、切断面の精度が
悪化するという問題がある。

なお、従来技術において、レーザ加工点付近へ
アシストガスを噴出して周囲から吸引する構成の
ものがあるが、アシストガスによる冷却効果が小
さく、上述のごとき問題は解決困難である。

この発明は、前述のごとき問題に鑑み発明した
もので、その第１の目的は、レーザ加工による加
工点から周囲近傍への酸化反応等の進行を防止し
て、微細で複雑な形状や厚板の場合であつても、
精度の良いレーザ加工を行なうことのできるレー
ザ加工ヘツド装置を提供しようとするものであ
る。

第２の目的は、酸化反応等の進行を防止するた
めに、レーザ加工による加工点及びその周囲を効
率よく冷却するレーザ加工ヘツド装置を提供する
ものである。

その他の目的は、以下、図面を用いて実施例を
説明することにより明白になるであろう。

第１図を参照するに、加工ヘツド装置１は、レ
ーザ加工装置の本体（図示省略）に支承されたハ
ウジング３内に筒体５を適宜に装着してなるもの
である。筒体５の下端部付近は細径に形成してあ
り、下端部付近の外周に一体的に固定した環状の
ケーシング７と筒体５の下端部外周面との間に
は、例えば冷却水のごとき冷却液体を通す環状の
冷媒通路９が形成してある。

前記ケーシング７には前記冷媒通路９に連通し
たパイプ１１が接続してある。このパイプ１１
は、例えば、筒体５内に装着した集光用のレンズ
（図示省略）を冷却するための冷却水を貯蔵した
タンク等に適宜に接続してあるものである。した
がつて、パイプ１１を介して前記冷媒通路９へ冷
却液体を供給することができるものである。

前記筒体５内は、レーザ加工装置に備えたレー
ザ発振器からのレーザ光線を通過し得るものであ
り、内部の適宜位置にはレーザ光線を集光するレ
ンズ（図示省略）が位置調節自在に装着してあ
る。また、筒体５の内部にはガス供給装置からの
アシストガスの供給を受けているものであり、下
方向へアシストガスを噴出しているものである。
この筒体５の下端内部にはレーザノズル１３が螺
着してある。レーザノズル１３は大略円錐形状を
なしており、下端軸心部には、レーザ光線が通過
自在でかつアシストガスを下方向へ噴出するノズ
ル口１５が形成してある。

前記ケーシング７の下端部には、レーザノズル
１３を囲撓したノズルカバー１７が螺着してあ
り、このノズルカバー１７とレーザノズル１３と
の間には、前記冷媒通路９に連通した環状の冷媒
通路１９が形成してある。この冷媒通路１９の下
端部は、冷却液体を軸心方向（加工点へ指向した
方向）に噴出する冷媒噴出口２１に形成してあ
る。この冷媒噴出口２１の下端部は、図より明ら
かなように、前記ノズル口１５の下端部と同一高
さに設けてある。したがつて、前記パイプ１１か
ら冷媒通路９内へ供給された冷却液体は、冷媒噴
出口２１から軸心方向（レーザ光線による加工点
方向）へ向けて噴出されることとなり、レーザ光
線による加工点及びその周囲付近を効果的に冷却
することとなる。

前記ハウジング３の下端部には、前記ノズルカ
バー１７等を包囲した環状のリングブロツク２３
がボルト等によつて一体的に取付けてある。リン
グブロツク２３の内周下端部には、前記冷媒噴出
口２１から噴出れた冷却液体あるいは霧状の冷却
液体が被加工材Ｗの上面を流れて周囲に飛散する
のを防止するシールリング２５が適宜に装着して
ある。シールリング２５の下端縁は板状の被加工
材Ｗの上面に接触自在であり、冷媒噴出口２１よ
り下側に位置するものである。このシールリング
２５の内周面に近接した内側には、ノズルカバー
１７の周囲に環状の吸入口２７を備えた環状の吸
入口部材２９が螺着固定してあり、前記吸入口２
７はリングブロツク２３に形成した吸引孔３１に
連通してある。この吸引孔３１はポンプ等の吸込
み側に接続してあるものである。

上記吸入口部材２９は、本実施例においては内
筒と外筒により二重構造にて図示してあり、シー
ルリング２５と別体に構成してある。しかし、吸
入口部材２９における外筒の下端縁を内筒よりも
下方に突出せしめる構成とした場合には、前記シ
ールリング２５を省略する構成とすることができ
るものであり、この場合には上記外筒の下端部が
シールリング部を構成することとなるものであ
る。

したがつて、前記冷媒噴出口２１から噴出され
て加工点付近を冷却した液体、レーザノズル１３
のノズル口１５から噴出したアシストガスによつ
て飛散された液体及び加工点付近を冷却すること
によつて発生した水蒸気は、シールリング部によ
つて周囲への飛散が防止されて、吸入口２７から
吸引孔３１を経て吸引されて、タンク等へ環流あ
るいは排出されるものである。よつて、作業環境
は常に衛生的に守られるものである。

なお、前記リングブロツク２３の下面には、被
加工材Ｗの上面に接触自在のボール３３を回転自
在に備えた複数のボールキヤスター３５が装着し
てある。

以上の構成の説明より理解されるように、パイ
プ１１から冷却液体を供給することにより、冷媒
噴出口２１から冷却液体がレーザ光線による加工
点へ向けて噴出されることとなり、加工点近傍の
周囲が冷却されることとなる。一方、ノズル口１
５から噴出する噴出ガス（アシストガス）の作用
により、レーザ光線による加工点部分は冷却液体
が吹飛ばされて除去された状態となり、このよう
な状態においてレーザ加工が行なわれることとな
るものである。

したがつて、レーザ加工点部分近傍は冷却液体
により冷却されることとなり、前述した酸化反応
の進行が防止されることとなるものである。

よつて、形状が微細で複雑な場合や被加工材Ｗ
が厚板であつて、加工速度が遅くならざるを得な
い場合であつても、酸化反応熱によつて微細な部
分が溶融除去されるようなことがないと共に周囲
の熱歪が少なく、かつドロスの付着が少ないもの
となり、精度のよい加工を行ない得るものであ
る。

また、冷却液体および加工点付近を冷却するこ
とによつて発生した水蒸気等は、ノズル口１５か
ら噴出するアシストガス等の作用をも受けて周囲
に飛散される傾向にあるが、シールリング部によ
つて周囲への飛散が防止され、吸入口２７から吸
引孔３１を経て排除されるので、冷却液体や水蒸
気が周囲に飛散して衛生を害するようなことがな
いと共に、冷却液体が常に流動状態にあり冷却能
率が低下するようなことがないものである。

さらに、加工点付近に冷却液体が存在するこ
と、及び冷媒通路９，１９中の冷却液体によつて
レーザノズル１３およびノズルカバー１７自体が
冷却されていることにより、レーザノズル１３や
ノズルカバー１７に対するスパツタの付着が少な
いものとなる。

なお、この発明は前述のごとき実施例のみに限
定されるものではなく、適宜の変更を行なうこと
によつてはその他の態様でもつて実施し得るもの
である。例えば、被加工材の上面ではなく下面に
冷却液体を噴射して、加工点部分を下面から冷却
する構成とすることも可能なものであり、また、
シールリングに代えてリングブロツクの下面にエ
アーを噴射し、エアーカーテンを形成することに
よつて冷却液体の拡散を防止する構成等、種々の
設計的変更が可能なものである。

さらに、冷却液体の流動方向を前述の実施例と
は逆にすることも可能である。すなわち、前記実
施例とは逆に、前記吸引孔３１から吸入口２７の
方向へ冷却液体を流通し、吸入口２７から被加工
材Ｗの上面へ冷却液体を噴出せしめ、そして、前
記噴出口２１において冷却液体の吸引を行ない、
パイプ１１から冷却液体を排出を行なう構成とす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工ヘツド装置の部分断面図である。 （図面の主要な部分を表わす符号の説明）、１
３……レーザノズル、１５……ノズル口、２１…
…冷媒噴出口、２５……シールリング、２７……
吸入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工材Ｗへレーザ光線を照射すると共にア
   シストガスを噴出するレーザノズル１３のノズル
   口１５の周辺に、前記レーザ光線による被加工材
   Ｗの加工点付近を冷却すべく上記加工点付近へ冷
   却液体を噴出する冷媒噴出口２１を設け、上記冷
   媒噴出口２１の周囲に、被加工材Ｗの上面を伝つ
   て前記冷却液体が周囲に飛散することを防止する
   シールリング部を設け、このシールリングの内側
   に前記冷却液体を吸引するための吸入口２７を設
   けてなることを特徴とするレーザ加工ヘツド装
   置。