JPH0366489A - Nozzle for laser beam machine - Google Patents
Nozzle for laser beam machineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野Ｊ
この発明は、電磁的容量を検出することによりノズルと
ワークの間隔を一定に制御するレーザ加工機のノズルに
関するものである。
【従来の技術】
第２図は２例えば特開昭６３−１０８９８２号公報に示
された従来のレーザ加工機のノズルを示す断面図であり
２図において、（１）は図示しない加工ヘッド本体に、
光軸方向に移動自在に設けられたレンズホルダーであり
、内部に集光レンズ（図示せず）を保持している。
（２）は絶縁材料から成るノズルホルダーで、上部フラ
ンジ（２ａ）でボルト（３）によりレンズホルダー（１
）に固着されている。また、ノズルホルダー（２）の側
面には、金属カラー（６）と静電容量検出器（９）を接
続する同軸ケーブル（５）を挿通する貫通孔（４）が形
成されている。
また、ノズルホルダー（２）の下端内周部には突出部（
２ｂ）が、その下方向にはノズル嵌合部（２ｃ）が形成
されるとともに、下端部外側にはネジ部（２ｄ）が設け
られており、上記嵌合部（２ｃ）には上記金属カラー（
６）が接着などにより取付けられている。
そして、金属カラー（６）にノズル（７）の上端面を当
接させ、その下方からノズルナツト（８）を挿入して、
ノズルナツト（８）のネジ部（８ｂ）とノズルホルダー
（２）のネジ部（２ｄ）とを螺着することによってノズ
ル（７）をノズルホルダー（２）に固定している。
このとき、ノズルナツト（８）の底部に形成されたテー
バ状のノズル保持面（８ａ）と、ノズル（７）上端部の
テーバフランジ部（７ｄ）とのテーバ係合により、ノズ
ル（７）はノズルホルダー（２）に強固に固着されるこ
とになる。
上記によるノズル（７）は、その内側から第１の電極（
７ａｌ 、絶縁部（７ｂ）および第２の電極（７Ｃ）の
順に三層構造となっている。
なお、（１０）はワーク、 （１１１はレーザビーム（
１２）の集光スポット位置である。
以上の構成において、レーザビーム（１２）をレンズ等
にて集光して、ノズル先端部よりワーク（ｌＯ）に照射
することでレーザ加工が行われる。
このとき、ノズル内側に設けられた第１の電極（７ａ）
と、絶縁部（７ｂ）を介してノズル外側に設けられた第
２の電極（７ｃ）にて構成されたノズル〔７）には９例
えば、静電容量検出器（９）が接続されており、接地さ
れたワーク（１０）とノズル先端部間の静電容量ＣＬを
検出している。
ノズル先端部とワーク（１０）間に生ずる静電容量ＣＬ
は、ノズル先端部とワーク（１０１間の距１１１Ｌに略
比例するため、ノズルホルダー（２）を介してノズル（
７）を固着するレンズホルダー（１）を、静電容量検出
器（９）の信号によりワーク（１０）に対して垂直に駆
動制御することにより、ノズル先端部とワーク（１（１
）間の距離を一定に保つている。
このようにして、ノズル先端部とワーク（１０）間の静
電容量ＣＬを検出することで、レーザビーム（１２）の
ワーク（ｌＯ）への集光スポット位置（１１）はワーク
（１０）の凹凸変化に対して常に一定となり、良好なレ
ーザ加工結果が得られることになる。
ところで、レーザ加工は熱加工であるため、切断・溶接
加工に際してはワーク（１０）からスパッターが飛散し
てノズル（７）の先端部に付着する場合がある。
この結果、第３図および第４図に示すように。
スパッター１１３）によって第１の電極（７ａ）と第２
の電極（７ｃ）が導通状態となり、静電容量制御による
加工ができなくなるという事態が発生するが、このよう
な場合には。ノズルナツト（８）を取り外すことによっ
てノズル（７）の交換、復旧が行われている。
〔発明が解決しようとする課題］
従来のレーザ加工機のノズルは以上のように構成されて
いるので、スパッター（１３）の付着等によりダメージ
を受けたノズル（７）を交換する際、ダメージ部分のみ
の交換ができないために不経済である。また、ノズル（
７）の取り付けに際しては。
レーザビーム（１２）の光軸調整を考慮して取り付けな
ければないため、細心の注意を要するとともに長大な時
間がかかる。特に、ノズル（７）が金属カラー（６）と
接する面や、ノズル（７）のテーバフランジ部（７ｄ）
およびノズルナツト（８）のノズル保持面（８ａ）の加
工精度が不均一の場合は、ノズル（７）が傾いて取り付
くため、ノズル（７）と金属カラー（６）およびノズル
ナツト（８）との各接合面は高精度の加工を必要とする
などの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ダメージを受けたノズルの復旧が迅速、かつ
、容易に行なうことができるレーザ加工機のノズルを得
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係るレーザ加工機のノズルは、ノズルの内側
を形成する第１の電極と、この第１の電極の外周を覆う
絶縁部と、この絶縁部の先端部の一部を除く外周に形成
された第２の電極と、この第２の電極に着脱自在に係合
するとともに上記絶縁部の先端部外周に設けられた電極
係合体とを備えたものである。
また、第１の電極の先端部に着脱自在のチップを設けた
ものである。
〔作用〕
この発明においては、絶縁部の先端部の一部を除く外周
に形成された第２の電極に、電極係合体を着脱自在に係
合することにより、ノズルのダメージに対する復旧が容
易になる。
また、第１の電極の先端部にチップを着脱自在に設ける
ことにより、チップが溶融スパッター等で損傷を受けた
場合に。チップの交換が容易となる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、 （７ａ）はレーザビーム（１２）を照射
するノズル（７）の内側を形成する第１の電極であり、
先端部内側にネジ部を有している。（７ｂ）は第１の電
極（７ａ）の外周を覆う絶縁部、 （７ｃ）は絶縁部（
７ｂ）の先端部の一部を除く外周に形成された第２の電
極であり、その先端にはネジ部が設けられている。 （
７ｅ）は端部にネジ部を有した電極係合体であり１図に
示すようにｖＪ２の電極（７ｃ）に螺合して絶縁部（７
ｂ）の外周に設けられている。
（７ｆ）は第１の電極（７ａ）に螺合して設けられたチ
ップであり、第１の電極（７ａ）を構成する。
（９）は第１の電極（７ａ）に接続された静電容量検出
器、 （１０１はワーク、 （１１）はレーザビーム（
１２）の集光スポット位置、 （１３＞はレーザ加工時
に発生するスパッターである。
次に、動作について説明する。
レーザ加工において、レーザ発振器（図示せず）から出
力されたレーザビーム（１２）は、レンズ等で集光され
てノズル（７）の先端部からワーク（１０）表面に照射
される。このとき、レーザビーム（１２）は集光スポッ
ト位置（１１）において高エネルギー密度となり、これ
によって切断・溶接等の加工が行なわれる。なお、この
加工に当たってはノズル（７）とワーク（ｌＯ）が相対
移動を行なう。
また、レーザ加工に際しては、ノズル（７）とワーク（
１０）との距離、即ち加工ギャップを一定にすることが
良好な加工を行なうための条件となるため、従来技術で
述べたよう−に、ノズル先端部とワーク（ｌＯ）間の静
電容量ＣＬを求めることにより加工ギャップの制御を行
っている。
第１図に示すように、ワーク（ｌＯ）はアースされてい
る。また、チップ（７ｆ）は第１の電極（７ａ）を介し
て静電容量検出器（９）に接続されており、チップ（７
ｆ）先端部とワーク（ｌＯ）間の静電容量ＣＬを検出す
る。この検出された静電容量ＣＬが、チップ（７ｆ）先
端部とワーク（ｌＯ）の距離りに対応した信号として図
示しない駆動手段に送られる。そして。
駆動手段は、チップ（７ｆ）先端部とワーク（１０１間
のギャップ量を一定にするようにノズル（７）を光軸方
向に移動する。
これにより、ワーク（ｌＯ）の表面に凹凸がある場合で
も、ワーク（ｌＯ）に対するレーザビーム（１２）の集
光スポット位置（１１）は常に一定になるため、良好な
レーザ加工を行なうことができるのである。
ところで、レーザ加工中には、頻繁にワーク（ｌＯ）か
ら蒸発飛散物であるスパッター（１３１が飛散するため
、スパッター（１３）が第１図に示すようにノズル（７
）の先端部に付着することがある。
このスパッター（１３）は非常に高温度であることから
、チップ（７ｆ）・や電極係合体（７ｅ）がダメージを
受けることになるが、上記構成によるノズル（７１にお
いては、チップ（７ｆ）が第１の電極（７ａ）と螺合し
ているため、ダメージを受けたチップ（７ｆ）は容易に
交換することができる。
また、電極係合体（７ｅ）についても、第２の電極（７
ｃ）と螺合しているため容易に交換、復旧が可能である
。この際、電極係合体（７ｅ）はノズル（７）の最外周
部を形成しているため、光軸調整を考慮することなく取
り替えることができる。
なお、電極係合体（７ｅ）は金属で形成しても良いが１
例えばセラミックス製の絶縁チューブで形成すれば、良
好な耐スパツタ性が得られる。特に。
絶縁材とすることで、第１図に示すように、第１の電極
（７ａ）を構成するチップ（７ｆ）と第２の電極（７ｃ
）とは電極係合体（７ｅ）を介して十分な絶縁距離が確
保されるため、スパッター（１３）によって第１の電極
（７ａ）と第２の電極（７ｃ）が導通して短絡状態にな
ることはなく、正常な静電容量の検出が可能となる。
また、上記実施例では第１の電極（７ａ）の先端部にチ
ップ（７ｆｌを設けるものとしたが必ず設ける必要はな
く、この場合、第１の電極（７ａ）の先端部とワーク（
ｌＯ）間とで静電容量が検出され、前記と同様にして加
工ギャップの調整が行われることになる。
［発明の効果］
以上。よう！： 、：＋７）発明なわば、９−ザ光を照
射するノズルの内側を形成する第１の電極と、この第１
の電極の外周を覆う絶縁部と、この絶縁部の先端部の一
部を除く外周に形成された第２の電極と、この第２の電
極に着脱自在に係合するとともに上記絶縁部の先端部外
周に設けられた電極係合体とによりノオ嘔構成した６の
で、加工時に発生するスパッター等によりノズルがダメ
ージを受けた場合でも、ノズルのダメージを受けた部分
のみを取り替えればよいため、ダメージによる復旧が迅
速、かつ、容易でるるという効果がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application J] This invention relates to a nozzle for a laser processing machine that controls the distance between the nozzle and a workpiece to be constant by detecting electromagnetic capacitance. [Prior Art] Fig. 2 is a sectional view showing a nozzle of a conventional laser processing machine disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-108982. ,
This is a lens holder provided movably in the optical axis direction, and holds a condensing lens (not shown) inside. (2) is a nozzle holder made of insulating material, and the upper flange (2a) is connected to the lens holder (1) by bolts (3).
) is fixed. Further, a through hole (4) is formed on the side surface of the nozzle holder (2), through which a coaxial cable (5) connecting the metal collar (6) and the capacitance detector (9) is inserted. In addition, a protrusion (
2b), a nozzle fitting part (2c) is formed in the downward direction, and a threaded part (2d) is provided on the outside of the lower end, and the fitting part (2c) is provided with the metal collar. (
6) is attached by adhesive etc. Then, the upper end surface of the nozzle (7) is brought into contact with the metal collar (6), and the nozzle nut (8) is inserted from below.
The nozzle (7) is fixed to the nozzle holder (2) by screwing the threaded part (8b) of the nozzle nut (8) and the threaded part (2d) of the nozzle holder (2). At this time, due to the tapered engagement between the tapered nozzle holding surface (8a) formed at the bottom of the nozzle nut (8) and the tapered flange portion (7d) at the upper end of the nozzle (7), the nozzle (7) It will be firmly fixed to the holder (2). The nozzle (7) according to the above has a first electrode (
It has a three-layer structure in the order of 7al, an insulating part (7b), and a second electrode (7C). (10) is the workpiece, (111 is the laser beam (
12) is the focal spot position. In the above configuration, laser processing is performed by condensing the laser beam (12) with a lens or the like and irradiating the workpiece (IO) from the tip of the nozzle. At this time, the first electrode (7a) provided inside the nozzle
For example, a capacitance detector (9) is connected to the nozzle [7] configured with a second electrode (7c) provided on the outside of the nozzle via an insulating part (7b). , the capacitance CL between the grounded workpiece (10) and the nozzle tip is detected. Capacitance CL generated between the nozzle tip and workpiece (10)
is approximately proportional to the distance 111L between the nozzle tip and the workpiece (101), so the nozzle (
The lens holder (1) that fixes the nozzle tip and the workpiece (1
) is kept constant. In this way, by detecting the capacitance CL between the nozzle tip and the workpiece (10), the focal spot position (11) of the laser beam (12) on the workpiece (lO) can be adjusted. It is always constant against changes in unevenness, and good laser processing results can be obtained. By the way, since laser processing is thermal processing, spatter may be scattered from the workpiece (10) and adhere to the tip of the nozzle (7) during cutting and welding processing. As a result, as shown in FIGS. 3 and 4. The first electrode (7a) and the second electrode (7a) are formed by sputtering (113).
In such a case, the electrode (7c) becomes conductive, and processing by capacitance control becomes impossible. The nozzle (7) is replaced or restored by removing the nozzle nut (8). [Problems to be Solved by the Invention] Since the nozzle of a conventional laser processing machine is configured as described above, when replacing the nozzle (7) that has been damaged due to adhesion of spatter (13), etc., it is difficult to remove the damaged part. It is uneconomical because it cannot be exchanged. In addition, the nozzle (
7) When installing. Since the optical axis adjustment of the laser beam (12) must be taken into consideration during installation, great care is required and it takes a long time. In particular, the surface where the nozzle (7) contacts the metal collar (6) and the taber flange portion (7d) of the nozzle (7)
If the machining accuracy of the nozzle holding surface (8a) of the nozzle nut (8) is uneven, the nozzle (7) will be installed at an angle, so that each of the nozzle (7), metal collar (6), and nozzle nut (8) There were problems such as the need for high-precision machining of the joint surfaces. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a nozzle for a laser processing machine that allows a damaged nozzle to be quickly and easily restored. [Means for Solving the Problems] A nozzle of a laser processing machine according to the present invention includes a first electrode forming the inside of the nozzle, an insulating part covering the outer periphery of the first electrode, and a tip of the insulating part. A second electrode formed on the outer periphery excluding a part of the insulating part, and an electrode engaging body detachably engaged with the second electrode and provided on the outer periphery of the tip of the insulating part. be. Further, a removable tip is provided at the tip of the first electrode. [Function] In this invention, the electrode engaging body is removably engaged with the second electrode formed on the outer periphery of the insulating part excluding a part of the tip, thereby facilitating recovery from damage to the nozzle. Become. Furthermore, by providing a detachable tip at the tip of the first electrode, it can be used in case the tip is damaged by melt sputtering or the like. Chip replacement becomes easy. [Embodiment of the Invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, (7a) is the first electrode forming the inside of the nozzle (7) that irradiates the laser beam (12),
It has a threaded part inside the tip. (7b) is an insulating part that covers the outer periphery of the first electrode (7a), and (7c) is an insulating part (
7b) is a second electrode formed on the outer periphery excluding a part of the tip, and a threaded portion is provided at the tip. (
7e) is an electrode engaging body having a threaded part at the end, and as shown in Fig.
b) is provided on the outer periphery of the (7f) is a chip screwed onto the first electrode (7a) and constitutes the first electrode (7a). (9) is the capacitance detector connected to the first electrode (7a), (101 is the workpiece, (11) is the laser beam (
The focal spot position of 12), (13>) is the spatter generated during laser processing. Next, the operation will be explained. During laser processing, the laser beam (12) output from the laser oscillator (not shown) is The laser beam (12) has a high energy density at the focused spot position (11). Machining such as cutting and welding is performed. Note that during this processing, the nozzle (7) and the workpiece (IO) move relative to each other. Also, during laser processing, the nozzle (7) and the workpiece (IO)
10), that is, the machining gap, is a condition for good machining. The machining gap is controlled by determining . As shown in FIG. 1, the workpiece (lO) is grounded. Further, the chip (7f) is connected to the capacitance detector (9) via the first electrode (7a), and the chip (7f) is connected to the capacitance detector (9) via the first electrode (7a).
f) Detect the capacitance CL between the tip and the workpiece (lO). This detected capacitance CL is sent to a driving means (not shown) as a signal corresponding to the distance between the tip (7f) and the workpiece (lO). and. The driving means moves the nozzle (7) in the optical axis direction so as to keep the gap amount between the tip (7f) tip and the workpiece (101 constant).As a result, if the surface of the workpiece (lO) has unevenness, However, since the focused spot position (11) of the laser beam (12) with respect to the workpiece (lO) is always constant, good laser processing can be performed.By the way, during laser processing, the workpiece is frequently Since spatter (131), which is an evaporated substance, is scattered from (lO), the spatter (13) is ejected from the nozzle (7) as shown in FIG.
) may adhere to the tip. Since this sputter (13) is at a very high temperature, the tip (7f) and the electrode engagement body (7e) will be damaged, but in the nozzle (71) with the above structure, the tip (7f) Since it is screwed together with the first electrode (7a), a damaged chip (7f) can be easily replaced.Also, regarding the electrode engagement body (7e), the second electrode (7f) can be easily replaced.
Since it is screwed together with c), it can be easily replaced and restored. At this time, since the electrode engaging body (7e) forms the outermost periphery of the nozzle (7), it can be replaced without considering optical axis adjustment. Note that the electrode engaging body (7e) may be formed of metal;
For example, if it is made of a ceramic insulating tube, good spatter resistance can be obtained. especially. By using an insulating material, as shown in FIG.
), a sufficient insulation distance is ensured via the electrode engagement body (7e), so the first electrode (7a) and the second electrode (7c) are electrically connected by the sputter (13), resulting in a short-circuit state. There is no problem, and normal capacitance can be detected. Furthermore, in the above embodiment, the tip (7fl) is provided at the tip of the first electrode (7a), but it is not always necessary to provide the tip (7fl).
The capacitance is detected between 1O and 1O), and the machining gap is adjusted in the same manner as described above. [Effects of the invention] That's all. Yo! : , :+7) According to the invention, the first electrode forming the inside of the nozzle for irradiating the light, and
an insulating part that covers the outer periphery of the electrode, a second electrode formed on the outer periphery excluding a part of the tip of the insulating part, and a second electrode that removably engages with the second electrode and a tip of the insulating part. Since the nozzle is constructed with an electrode engaging body provided on the outer periphery of the nozzle, even if the nozzle is damaged due to spatter etc. generated during processing, only the damaged part of the nozzle needs to be replaced. This has the effect of making recovery quick and easy.
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明・の一実施例によるレーザ加工機のノ
ズルを示す構成図、第２図は従来のレーザ加工機のノズ
ルを示す構成図、第３図は従来例の要部拡大図、第４図
は従来例の他の例を示す要部拡大図である。
図において、 （７ａ）は第１の電極、 （７ｂ）は絶
縁部（７ｃ）は第２の電極、 （７ｓ）は電極係合体、
（７ｆ）はチップである。
なお９図中。
同一符号は同−
示す。[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block diagram showing a nozzle of a laser processing machine according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing a nozzle of a conventional laser processing machine, and Fig. 3 is a block diagram showing a nozzle of a conventional laser processing machine. FIG. 4 is an enlarged view of the main part of another example of the conventional example. In the figure, (7a) is the first electrode, (7b) is the insulating part (7c) is the second electrode, (7s) is the electrode engagement body,
(7f) is a chip. In Figure 9. The same reference numerals indicate the same numbers.
Claims (2)
の電極と、この第１の電極の外周を覆う絶縁部と、この
絶縁部の先端部の一部を除く外周に形成された第２の電
極と、この第２の電極に着脱自在に係合するとともに、
上記絶縁部の先端部外周に設けられた電極係合体とを備
えて成るレーザ加工機のノズル。(1) The first part that forms the inside of the nozzle that irradiates the laser beam
an electrode, an insulating part covering the outer periphery of the first electrode, a second electrode formed on the outer periphery excluding a part of the tip of the insulating part, and detachably engaging with the second electrode. At the same time,
and an electrode engaging body provided on the outer periphery of the tip of the insulating part.
たことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機のノズ
ル。(2) The nozzle for a laser processing machine according to claim 1, wherein the first electrode has a detachable tip at its tip.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1200689A JPH0366489A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Nozzle for laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1200689A JPH0366489A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Nozzle for laser beam machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0366489A true JPH0366489A (en) | 1991-03-22 |
Family
ID=16428612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1200689A Pending JPH0366489A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Nozzle for laser beam machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0366489A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07171743A (en) * | 1993-07-28 | 1995-07-11 | Precitec Gmbh | Nozzle for workpiece processing |
| JP2006175580A (en) * | 2004-11-29 | 2006-07-06 | Yamazaki Mazak Corp | Grinding device for nozzle in laser beam machine |
-
1989
- 1989-08-02 JP JP1200689A patent/JPH0366489A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07171743A (en) * | 1993-07-28 | 1995-07-11 | Precitec Gmbh | Nozzle for workpiece processing |
| JP2006175580A (en) * | 2004-11-29 | 2006-07-06 | Yamazaki Mazak Corp | Grinding device for nozzle in laser beam machine |
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