JPH0280192A - レーザ加工機用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いて切断、溶接等の加工を行う
レーザ加工機のノズル部構造に関する。

〔従来の技術〕

レーザ光を用いて切断、溶接等の加工を行うレーザ加工
機においては、レーザ光の散乱防止、アシストガスの集
束のため、集光レンズの先端部側にノズルが取付けられ
る。このノズルの先端部材は、機能上被加工物の加工対
象面から数鶴の位置を走査されるため、ティーチング時
の誤走査、プログラム若しくは加工対象の誤選別により
、ノズル先端と被加工物との干渉が発生するおそれがあ
る。

このような干渉に対し装置を保護するために、従来、た
とえば第９図に示すように、レーザ加工機のノズルｌの
先端部材２にノツチ３を形成し、先端部材２が被加工物
４に当たった際にノツチ３部に働く剪断力によって先端
部材２のみが破損するようにし、他の重要部分に被加工
物４との干渉による力が大きく作用することを防止して
いた。

この方式は、通常ジャリング方式と呼ばれている。

また、ノズル先端部材をノズル軸方向に常時弾性支持さ
せておき、ノズル先端部材が被加工物に当たった際先端
部材をノズル軸方向に逃がして干渉力を弱めるようにし
た構造も知られている（たとえば実開昭５６−１４２８
９３号公報、実開昭５９−１８０８７３号公報）。

さらに、レーザ光の焦点位置を一定に保つために、ノズ
ル先端と被加工物間の距離をギャップセンサを用いて一
定に制御するようにした構造（ギャップセンサ方式、た
とえば実開昭６２−１０９８８８号公報）や、タッチセ
ンサを用いノズル先端の被加工物への接触を検出してノ
ズルの保護をはかるようにした構造（タッチセンサ方式
）も知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第９図に示した構造では、ノツチ３
を入れることにより、光軸５と略直角方向の力に対して
は装置防護策が施されることになるが、光軸方向の突き
上げ力に対しては、防護策が施されていないのと同様の
状態であり、被加工物４との干渉に対する装置保護が不
十分である。

ノズル、ノズルの駆動系および駆動軸等に被加工物４と
の大きな干渉力が伝達されてしまうと、それらの損傷や
、加工時のノズル位置精度の狂いを生じる。また、この
ジャリング方式では、ノツチ３の設定が難しく、ノツチ
が大きすぎると不必要に先端部材２が折れるため取扱い
上あるいはノズルの動作上問題を生じ、ノツチが小さす
ぎると先端部材２が折れるまでにノズル本体側に大きな
力が伝達されてしまい所定の装置保ｒ１１１！能が得ら
れず、保護の確実性に乏しい、さらに本方式は構造的に
は簡単であるものの、ノツチ３には相当の加工精度が要
求されるという製作上の問題もある。

また、ノズル先端部材をノズル軸方向に単に弾性支持さ
せる構造では、弾性支持のため先端部材先端と被加工物
間の距離を決めに＜＜、目標とするギャップを高精度に
割り出すことが困難になるおそれがある。また、単に弾
性支持させるだけでは、ノズルの走査は続行されるので
、装置保護の確実性に乏しい。

さらに、ギャップセンサ方式やタッチセンサ方式では、
高価なセンサや制御機構を装置に組み込む必要があり、
装置が相当複雑化するとともにコストが高くなる。安価
なセンサを採用すれば、誤動作の不安がつきまとうとい
う問題がある。

本発明は、上記のような各従来技術の問題点に着目し、
被加工物とノズル先端との干渉による装置損傷を、ごく
簡単なかつ安価に採用可能な構造で、確実に防止するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明のレーザ加工機用ノズルは、被加
工物に近接されるノズル先端部材と該ノズル先端部材を
保持するノズル保持部材とを備えたレーザ加工機用ノズ
ルにおいて、前記ノズル先端部材を、ノズル保持部材に
、ノズル先端部材に衝撃力が加わった際少なくともノズ
ル軸方向に移動可能に保持させ、ノズル先端部材とノズ
ル保持部材との間に、前記ノズル保持部材に対するノズ
ル先端部材の相対移動により断線可能な線状導電部材を
わたし、該線状導電部材を、被加工物に対してノズル全
体の動きを制御する駆動回路に、前記断線の際該駆動回
路を遮断可能に接続したものから成る。

〔作用〕

このようなノズル構造においては、ノズル先端部材は少
なくともノズル軸方向に移動可能にノズル保持部材に取
付けられているので、ノズル先端部材が被加工物に当た
った際、ノズル先端部材はノズル保持部材に対し相対的
にノズル軸方向に移動する。ノズル先端部材とノズル保
持部材との間には、線状導電部材がわたされており、上
記相対移動に伴ない線状導電部材は極めて容易に断線す
る。″４１Ａ状導電部材の断線により、ノズル駆動回路
が遮断され、瞬時にノズルの動きが停止される。

ノズル側には先端部材と保持部材との間に単に線状導電
部材をわたすだけであるから構造は極めて簡単であり、
導電部材は線状部材、たとえば細い導電ワイヤであるか
ら極めて容易に断線し、ＰＪ単な構造でありながら確実
に所定のノズル駆動停止作動が得られる。しかもノズル
先端部材自身にはジャリング方式のようにノツチ等を設
ける必要がないので、ノズル先端部材自身の強度は容易
に十分に確保され、かつ、ノズル先端部材自身、あるい
はノズル先端部材とノズル保持部材との保持構造にはそ
れ程高精度な加工は要求されず、製作も容易になる。

〔実施例〕

以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１実施例 第１図ないし第３図は、本発明の第１実施例に係るレー
ザ加工機用ノズルを示している０図において、１１はレ
ーザ加工機用ノズル全体、１２は被加工物を示している
。レーザ加工機用ノズル１１には、その先端部にノズル
先端部材１３が設けられており、ノズル先端部材１３は
ノズル保持部材１４に保持されている。レーザ光は、上
方のレンズ１５で集光された後、ノズル保持部材１４、
ノズル先端部材１３の中空部を通して被加工物１２に照
射される。１６は、レーザ光の光軸およびノズル軸を示
している。

ノズル先端部材１３は、その下部側外周面が円錐面１７
に形成されており、上端部は拡径されたフランツ部１８
に形成されている。ノズル保持部材１４は、その下端部
が内径側に延びるフランジ部１９に形成されており、フ
ランジ部１９の内周面が、上記ノズル先端部材１３の外
周円錐面１７と実質的に同一のテーパ角を有する円錐面
２０に形成されている。ノズル先端部材１３のフランジ
部１８下面とノズル保持部材１４のフランジ部１９上面
とが突き合わされてノズル保持部材１４に対するノズル
先端部材１３のノズル軸１６方向位置が決められている
。また、ノズル先端部材１３の外周円錐面１７はノズル
保持部材１４の内周円錐面２０に嵌合されており、ノズ
ル先端部材１３は、ノズル先端部材１３に衝撃力が加わ
った際、とくに下方からの突き上げ力が加わった際、少
なくともノズル保持部材１４に対しノズル軸１６方向に
相対移動できるようになっている。なお、フランジ部１
９上端の円錐面１７に対向する角隅部には逃げ２１が設
けられている０円錐面１７と円錐面２０との間には、衝
撃強度の低い接着剤、たとえばシアノアクリレート系の
接着剤が浸透されており、百円錐面間をシールするとと
もに百円錐面を接合している。

百円錐面の接合面積は、ノズル先端部材１３に衝撃力が
加わった際ノズル先端部材１３がノズル保持部材１４か
ら容易に外れ、しかも衝撃力が加わらないときには通常
のノズル作動に十分に耐え得る接合強度となるように設
定されている。

ノズル保持部材１４には、その内周面から突出するよう
にかつレーザ光に干渉しないようにノックビン２２が設
けられている。このノックピン２２は、ノズル先端部材
１３のノズル保持部材１４に対する上方への相対移動量
を規制するものであり、その設置位置は、ノズル１１の
ノズル軸方向の最高移動速度と、ノズル先端部材１３が
被加工物１２に当たった際の後述のノズル駆動停止信号
入力後のタイムラグとを考慮して定められ、ノズル駆動
停止の際ノズル先端部材１３がノズル軸方向にノズル保
持部材１４に嵌入する量に若干の余裕をもたせて決めら
れている。

ノズル先端部材１３とノズル保持部材１４との間には、
ノズル保持部材１４に対するノズル先端部材１３の相対
移動により切断可能な線状導電部材、本実施例では導電
細線２３がわたされている。線状導電部材２３は、第２
図に示すように、ノズル保持部材１４のフランジ部１９
の下面に、ノズル先端部材１３の外周円錐面１７の直近
傍位室で接着剤（たとえば瞬間接着側）により接着され
ており、ノズル先端部材１３の外周円錐面１７側につい
ても、ノズル保持部材１４のフランジ部１９の直近傍位
室にて接着剤で接着されている。そして再接着部２４．
２５間の線状導電部材２３は、比較的たるみのない緊張
に近い状態で張られている。この線状導電部材２３の両
部材１３．１４間のわたし方は、たとえば第３図に示す
ように、円周方向に複数箇所にて行われ、線状導電部材
２３の両引出し線２６．２７は、被加工物１２に対して
ノズル全体の動きを制御する駆動回路２Ｂに接続されて
いる。この接続は、たとえば駆動回路２８中で電機的に
直列に接続され、線状導電部材２３のいずれか一箇所で
も切断すると駆動回路２８を遮断してノズル１１の駆動
を停止できるようになっている。

なお、第１図における２９．３０．３１．３２は、通常
のノズル保持機構構成部品であり、ノズル軸と光軸とを
一敗させる［８１整機構を有している。

上記のように構成された実施例装置においては、ノズル
１１は、駆動回路２８からの信号により、適当な駆動装
置（図示略）を介して、被加工物１２に対して所定の方
向へ所定の速度で移動される。

誤操作や誤選別によりノズル先端部材１３が被加工物１
２に当たると、ノズル先端部材１３の外周円錐面１７と
ノズル保持部材１４の内周円錐面２０との接着が外れ、
ノズル先端部材１３はノズル保持部材１４に対しノズル
軸１６方向に相対移動する。ただしノズル保持部材１４
のフランジ部１９には逃げ２１が形成されており、ノズ
ル先端部材１３はノズル軸１６方向以外にも若干の動き
が許容されている。ノズル先端部材１３とノズル保持部
材１４との間にわたされている線状導電部材２３は、実
質的にたるみのない状態で張られ、両部材に接着部２４
．２５にて接着固定されているので、上記相対移動に応
動して容易に切断する。線状導電部材２３のいずれか一
箇所でも切断すると、線状導電部材２３を介した電機的
導通状態が遮断されるので、直列に接続されている駆動
回路２８が即座に遮断され、ノズル１１の動作が停止さ
れる。

この停止は、線状導電部材２３の断線により行われるも
のであり、線状導電部材２３に切断しやすい適切なもの
を選定する限り、極めて確実なノズル１１の停止動作が
得られる。また、ノズル先端部材１３はノズル保持部材
１４から外れるだけであるから、ノズル先端部材１３、
ノズル本体には大きな力は作用せず、全く損傷は生じな
い。したがって、被加工物１２との干渉後も、レーザ加
工のノズル位置制御データの修正等は不要であり、しか
も、ノズル先端部材１３をノズル保持部材１４に瞬間接
着剤等を用いて再び接着させ、線状導電部材２３を再び
セットすることにより容易に短時間で復旧される。

第２実施例 第４図および第５図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例においては、ノズル先端部材４１のノズル保持
部材４２との係合面が球面４３に形成されている。球面
部４３は、ノズル先端部材４１が回動された場合にも円
錐壁部４４等とノズル保持部材４２とが干渉しないよう
、円錐壁部４４の外壁面よりも大きく張り出している。

ノズル保持部材４２の下端面とノズル先端部材４１の球
面部４３との間に線状導電部材４５がわたされている。

このような構成をとれば、ノズル先端部材４１に横荷重
がかかったとしても、ノズル保持部材４２に対しノズル
先端部材４１が容易に回動できるので、ノズル先端部材
４１への横方向からの干渉に対してもノズル本体側の損
傷が確実に回避される。その他の構成、作用は第１実施
例に準じる。

第３実施例 第６図に本発明の第３実施例を示す。

本実施例においては、ノズル先端部材が、ばね鋼を密着
させてらせん状に巻いた部材５１から構成され、該部材
５１の上端部は直接調整機構５２に連結されているので
、該部材５１はノズル先端部材とともに同時に本発明で
いうノズル保持部材も構成している。ばね鋼部材５１の
先端部５１ａはテレスコープ状に巻かれているので、下
方からの突き上げ力に対し容易に上方へと変位できるよ
うになっており、かつ線部材５１全体は、ばね機能によ
り横荷重に対しても容易に変形できるようになっている
。

そして線状導電部材５３は、取り出しリード線５４ａ、
５４ｂと、そこから垂下される部材５５ａ、５５ｂと、
先端部５１ａに接着され垂下部材５５ａ、５５ｂに電機
的に導通するよう係合された先端線状導電部材５６ａ、
５６ｂとから構成されており、部材５６ａと部材５６ｂ
とは電気的に接続されている。ただしこれらは円周方向
にさらに多数配設され、電気的に直列に接続されていて
もよい。

このような構造においては、らせん状に巻かれたばね鋼
部材５１の先端部５１ａは、被加工物との干渉によりノ
ズル軸方向にも横方向にも容易に変位し、ノズル本体側
に大きな力が伝達されることが自然に防止される。そし
て上記変位の際、線状導電部材５３の垂下部材５５ａ、
５５ｂと先端線状導電部材５６ａ、５６ｂとの間のいず
れか一箇所が電気的に断線すると、ノズル駆動回路が遮
断されてノズル全体の動きが停止される。

その他の構成、作用は第１実施例に準しる。

第４実施例、第５実施例 第７図に本発明の第４実施例を示す。

本実施例においては、ノズル先端部材６１がノズル保持
部材６２の内周面側に嵌合されており、ノズル軸６３に
沿う方向に摺動可能に組み込まれている。

ノズル先端部材６１の外周面には、環状溝６４が形成さ
れており、該環状溝６４に、ノズル保持部材６２側に固
定された仮ばね部材６５の先端湾曲部が係合することに
より、ノズル先端部材６１のノズル軸方向位置が決めら
れている。ノズル保持部材６２の内周面には、ノズル先
端部材６１の上方への移動を規制する環状のストッパ６
６が形成されている。ノズル保持部材６２の上端部は、
ノズル本体側部材６７の環状突起６８に嵌合されており
、ノズル本体側部材６７から延びる仮ばね部材６９を用
いて固定保持されている。線状導電部材７０は第１実施
例同様ノズル先端部材６１とノズル保持部材６２との間
にわたされ、両部材に接着されている。

第８図は第５実施例を示している０本実施例においては
、ノズル保持部材７１にノズル軸７２方向に摺動可能に
嵌合されたノズル先端部材７３の、ノズル保持部材７１
に対する係止が０リング７４を用いて行われている。線
状導電部材７５の接着構造は第４実施例と同じである。

このような各実施例においても、ノズル先端部材６１．
７３と被加工物との干渉による突き上げ力は、ノズル先
端部材６１７３のノズル保持部材６２．７１に対するノ
ズル軸方向の相対移動により容易に吸収され、その際生
じる線状導電部材７０．７５の断線によりノズルの動き
が停止され、各部材が保護される。横荷重に対しては、
第７図に示したようなノズル保持部材６２の保持構造を
とれば、ノズル保持部材６２が過大荷重に対し容易に外
れるので、各部材の損傷が防止される。

その他の構成、作用は第１実施例に準しる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のレーザ加工機用ノズルに
よるときは、ノズル先端部材をノズル保持部材に少なく
ともノズル軸方向に移動可能に保持させ、両部材間に線
状導電部材をわたしてその断線によりノズル駆動回路を
遮断するようにしたので、ノズル先端部材の被加工物と
のノズル軸方向干渉に対して、確実にノズル先端部材を
逃がすことができるとともに、その際生しる線状導電部
材の断線により確実にノズルの動きを停止させることが
でき、極めて簡単な構造にて、従来装置に比ベノズル各
部材を確実に保護することができる。

また、復帰に要するのはノズル先端部材とノズル保持部
材と再接合および線状導電部材の再セットのみでよく、
ノズル先端部材の交換や新作も不要であるので、復帰が
ごく簡単に行われるとともに復帰時間も短くてすむ。

また、従来のジャリング方式に比べ加工精度の要求が低
いので、製作が容易であるとともに安価である。

さらに、多少の斜め方向の突き上げ力にも対処できる構
造を容易にとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るレーザ加工機用ノズ
ルの縦断面図、 第２図は第１図の装置の拡大部分縦断面図、第３図は第
２図の装置の底面図、 第４図は本発明の第２実施例に係るレーザ加工機用ノズ
ルの縦断面図、 第５図は第４図の装置の拡大部分縦断面図、第６図は本
発明の第３実施例に係るレーザ加工機用ノズルの縦断面
図、 第７図は本発明の第４実施例に係るレーザ加工機用機の
縦断面図、 第８図は本発明の第５実施例に係るレーザ加工機用ノズ
ルの部分縦断面図、 第９図は従来のレーザ加工機用ノズルの縦断面図、 である。 １１・・・・・・レーザ加工機用ノズル１２・・・・・
・被加工物 １３．４１．６１７３・・・・・・ノズル先端部材１４
．４２．６２．７１・・・・・・ノズル保持部材１５・
・・・・・レンズ １６．６３．７２・・・・・・ノズル軸１７．２０・・
・・・・円錐面 ２２・・・・・・ノックビン ２３．５３．７０．７５・・・・・・線状導電部材２４
．２５・・・・・・接着部 ２６．２７．５４　ａ　、　５４　ｂ　−−引出し線２
８・・・・・・駆動回路 ４３・・・・・・球面部 ５１・・・・・・ばね鋼部材 ５１ａ・・・・・・先端部 ５５ａ、５５ｂ・・・・・・垂下部材 ５６ａ、５６ｂ・・・・・・先端線状導電部材６４・・
・・・・環状溝 ６５．６９・・・・・・仮ばね部、材 ６６・・・・・・ストッパ ６８・・・・・・環状突起 ７４・・・・・・０リング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被加工物に近接されるノズル先端部材と該ノズル先
   端部材を保持するノズル保持部材とを備えたレーザ加工
   機用ノズルにおいて、前記ノズル先端部材を、ノズル保
   持部材に、ノズル先端部材に衝撃力が加わった際少なく
   ともノズル軸方向に移動可能に保持させ、ノズル先端部
   材とノズル保持部材との間に、前記ノズル保持部材に対
   するノズル先端部材の相対移動により断線可能な線状導
   電部材をわたし、該線状導電部材を、被加工物に対して
   ノズル全体の動きを制御する駆動回路に、前記断線の際
   該駆動回路を遮断可能に接続したことを特徴とするレー
   ザ加工機用ノズル。