JPH0484687A - レーザビーム多機能ノズル - 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、レーザビーム多機能ノズルに係り、レンズの
冷却ガスとシールドガスの注入口にバッファ（ガスの溜
め）を設け、多重で多数個の孔；・こガスを流し圧力の
均一で層流なカスとし、集光レンズの両面の冷却と加工
箇所を酸化防１１−するノズルに関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザビーム加工用ノズルの形状は、第３図に示
すようにレーザピ・−ムの通路；３と乱流なシールドガ
ス■？の流路とが同一となっており、焦５■レンズ２の
冷却と加工箇所の酸化防止を兼ね−といた。しかしなが
ら集光レンズ２のトロ１］中火部のみの冷却では均一な
冷却ができない１．また、熱影響を受は易い液加−１−
物１６を切断加工ｆ　？ｖ場合は、高速度の層流なシ・
−ルドガス［３が必要であり、従来のノズルに高速度の
導入シールドガス［３を送ると集光レンズ２を劣化破損
させる危険Ｐ（がある４、また被加工物１６を溶接加に
する場合にｉＥいて、従来のノズルを使用すると乱流な
シールドガスＦが被加工物１６の加工箇所に流れるため
、空気の巻き込み等が生じやすく、品質にバラツキが生
じやすかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はレーザビーム加工用レンズである集光レ
ンズのビーム熱によるレンズの変形について配慮が不十
分であり、またレーザビームによる加工箇所における空
気巻き込みの点について配慮が不十分であり、加工品の
品質にバラツキが発生する問題があった。

本発明の目的は集光レンズの熱変形を層流で均一圧力な
ガスで集光レンズ面を旋回させることで防止し、また数
段構えでガスのカーテンにより空気巻き込み防止を行な
い良好な加工ができるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、レーザビーム加工用ノズルにおいて、レン
ズ冷却用ガス注入口にバッファ（ガスの溜部分）を設は
バッファ内のガスを円周」二に均一な圧力とするためと
レンズの面にガスが旋回するようにガスの案内孔を多重
で多数個設ける。また、同ノズルにおいてシールドガス
注入口にバッファ機構を設はシールドガスをノズル中央
のレーザビーム通路口に対しノズル端面部に幅を持たせ
その面にレーザビーム通路口を囲んで多数個のシールド
用ノズル孔を二重以上設けることにより、達成される。

〔作用〕

レーザビーム多機能ノズルで集光レンズ冷却用ガス導入
口に層流なガスを流しバッファ（ガスの溜部分）に導く
。バッファ内に導かれたガスは開放され一時的に乱流と
するが、バッファ内に設けたガス案内孔の小穴を通すこ
とにより、バッファ内のガスを円周上に均一な圧力とし
、このガスをレンズの両面の面上を旋回するようにガス
案内孔に角度をつけさらに、多重で多数個設けることに
より集光レンズの熱変形が防止できる。またシールドガ
ス用導入口に同じくバッファ部を設はノズル端面部にレ
ーザビーム通路１コを囲んで設けた外側サブノズル孔及
び外側ノズルと内側ノズルにより形成する隙間とにシー
ルドガスは分かれ流れる。

外側サブノズル孔に導かれたシールドガスは外側サブノ
ズル孔より外部へ流れる。このシールドガスは第一のガ
スカーテンとなり加工箇所への空気巻き込みを防止する
。一方外側ノズルと内側ノズルにより形成する隙間に流
れたシールドガスはレーザビーム通路口寄りに設けた内
側サブノズル孔及び外側ノズルと内側ノズルにより形成
する隙間とにシールドガスは分かれ流れる。内側サブノ
ズル孔に導かれたシールドガスは第二のガスカーテンと
なり加工箇所への空気巻き込みを防止する。

ここで残りのシールドガスは外側ノズルと内側ノズルに
より形成する隙間を流れ加工箇所に導かれ加工箇所の空
気巻き込みを防止する。このように段階的に数段による
シールドガスのカーテンで空気巻き込み防止を行ない加
工箇所の酸化防止をする。このようにレンズの熱変形防
止と加工箇所の空気巻き込み防止をするこのノズルを使
用してレーザビーム加工をすると良好な加工ができる。

〔実施例〕

一 第１図に炭酸ガスレーザを用いた加工における一実施例
を示す。先ずレーザビーム多機能ノズルは外側ノズル５
と内側ノズル６で構成されており、外側ノズル５に設け
た冷却ガス導入ロアに層流な冷却ガスＡを流し冷却ガス
用バッファ（冷却ガスの溜部分）８を介してレンズ冷却
ガス案内孔９を通し集光レンズ２に層流なガスを導く。

この乱れのない層流な冷却ガスＡは集光レンズ２の熱変
形を防止する役目をする。またスパッタ防止用孔１０に
冷却ガスＡを流すことで加工で発生するガス及びスパッ
タのレンズ付着を防止する。さｌうに詳細に説明するた
めに第２図に第１図における冷却ガス用バッファ８部の
縦断面見取図を示す。層流な冷却ガスＡを冷却ガス導入
ロアに流し冷却ガス用バッファ８に導く。冷却ガス用に
バッファ８内に導かれた層流な冷却ガスＡは開放され一
時的に乱流とするが、レンズ冷却ガス案内孔９を通すこ
とにより、冷却ガス用バッファ８内のガスを円周上に均
一な圧力としさらに、層流なガスとする。

またレンズ冷却ガス案内孔９は冷却ガスＡが集光レンズ
２の面を旋回するように角度をつけ、多重で多数個設け
た。さらに、スパッタ防止用孔］Ｏも加」二で発生する
ガス及びスパッタ防止のレンズ付着防止効果を高めるた
めにスパッタ防止用孔１０に角度を設けた。またレーザ
ビーム集光部４の空気巻き込み防止方法は、外側ノズル
５の端面部にレーザビーム通路３を囲んで外側サブノズ
ル孔１３を設け、同じくレーザビーム通路３寄りに内側
ザブノズル孔１５を設け、外側ノズル５と内側ノズル６
により隙間を形成しシールドガスの流路とする。ここで
外側ノズル５に設けたシールドガス導入「１］］に導入
シールドガスＢを流し、外側ノズル５と内側ノズル６に
より形成したシールドガス用バッファ（シールドガスの
溜部骨）１２を介して流れその一部は外側サブノズル孔
１３に流れ外側シールドガスＣとなり第１のガスカーテ
ンを形成する。また残りのシールドガスは外側ノズル５
と内側ノズル６により形成した隙間に沿って流れその一
部は中部サブノズル孔１４に流れ中部シールドガスＤと
なり第二のガスカーテンを形成する。また残りのシール
ドガスは外側ノズル５と内側ノズル６により形成した隙
間に沿って流れ内側サブノズル孔］−５に流れ内側シー
ル１くガス導：となり加工箇所に導かれ加工部の空気巻
き込み防止を行なう。このように段階的に数段構えによ
るシールドガスのカーテンで加」一部への空気巻き込み
を防止することにより効果的な酸化防止が得られる。さ
らにこの時レーザビーム］は集光レンズ２によりレーザ
ビーム集光部４に集光し被加工物１６を加工する。また
レンズ冷却ガスＡは集光レンズ２の両面の冷却及び集光
レンズ２への加工によるガス及びスパッタ付着を防１１
二する。このレーザビーム多機能ノズルを使用するとバ
ラツキのない良好な加工ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バッファ（レンズ冷却ガスの溜め）と
レンズ冷却案内孔を設けたことによりガス圧変動の影響
がなくなりまた高速噴射が可能となり更にレンズ両面を
旋回するように冷却ガスを流したことによりガスを有効
的に利用できるとと一 もにレンズの熱変形防止と加工で発生するガス及びスパ
ッタのレンズ付着防止に効果がある。また数段構えによ
る空気の巻き込み防止をすることができるので無酸化加
工を得る効果がある。さらに小さな加工物においても全
周にわたって均一で良好な加工が容易に再現性よくでき
る。また構成が簡単であり、安価なノズルである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
におけるバッファ部の縦断面見取図、第３図は従来のレ
ーザビーム加工用ノズルの縦断面図である。 」−・・レーザビーム、２・・集光レンズ、３・・レー
ザビーム通路、４・レーザビーム集光部、５　外側ノズ
ル、６・内側ノズル、７　冷却ガス導入口、８・冷却ガ
ス用バッファ、９・・レンズ冷却ガス案内孔、１０・・
スパッタ防止用孔、１１　シールドガス導入口、］−２
・・・シールドガス用バッファ。 １３・・・外側サブノズル孔、１４・・中部サブノズル
孔、］−５・・・内側サブノズル孔、１６・被加工物、
Ａ　冷却ガス、Ｂ−［入シールｉ−ガス、Ｃ・外側シー
ルドガス、Ｄ・・中部シールドガス、Ｅ　内側シールド
ガス、Ｆ　乱流なシールドガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザビーム通路と集光レンズの冷却流路及びシー
   ルドガス流路とを備えたレーザビーム多機能ノズルにお
   いて、集光レンズの冷却として冷却用ガスをバッファ（
   ガスを溜める部分）を介し多数個のレンズ冷却ガス案内
   孔を通し均一な圧力の層流な冷却ガスとし、この多重で
   多数個を有すレンズ冷却ガス案内孔を流れる冷却ガスが
   集光レンズに対し層流な冷却ガスが旋回しながら集光レ
   ンズの両面を冷却し、また、シールドガスにはバッファ
   を設け、さらにノズル中央のレーザビーム通路口に対し
   ノズル端面部に幅を持たせその面にレーザビーム通路口
   を囲んで多数個のシールド用ノズル孔を二重以上設け段
   階的なシールドガスのカーテンを構成したことを特徴と
   するレーザビーム多機能ノズル。